近年来激光表面处理在工业应用上取得了重要的进展，成为材料表面工程的一个十分活跃的新兴领域。由于激光熔覆是近于绝热的骤热骤冷过程，和其他常规表面改性技术相比，它具有独特的优点：可形成晶粒细小、结构致密和化学组成均匀的熔覆层，熔覆层与基体呈良好的冶金结合且能保持基材的原始性能，因此对于提高金属材料及零部件的表面硬度、耐磨性、耐蚀性、耐疲劳性和高温性能都具有显著效果。而且，熔覆材料的选择范围相当广泛，包括镍基、钴基和铁基合金、碳化物复合合金以及氧化物复合合金等。同时，激光光斑通过导光系统可进行光束处理，从而可以进行选区熔覆，特别适合于小区域和难以接近区域的改性需求；能够实现对能量的精确控制，对基体的热影响小；还可以通过计算机控制，实现激光熔覆工艺参数智能化和工艺过程自动化。这些特点大大拓宽了激光熔覆技术的应用前景。
但是，在激光熔覆过程中，激光束对材料的快速加热及随后的快速冷却，使熔覆层与基体间产生较大的温度梯度，造成熔覆层与基体的体积胀缩不一致，它们互相牵制，形成了熔覆层的内应力，一般为拉应力。随着光束移动，熔池内的熔液因凝固而产生体积收缩，由于受到周围的限制，当熔凝层内的拉应力超过材料的强度极限就会产生裂纹，往往在强度极限较低或应力集中处形成。正是激光熔覆层的这种开裂敏感性，严重影响了此技术的推广应用。
研究发现，纳米材料由于小尺寸效应和表面效应而使其熔点、开始烧结温度和晶化温度比常规粉体低很多；此外，由于纳米结构材料中存在大量界面，这些界面为原子提供了短程扩散途径，因此纳米材料的固溶扩散能力提高，这也使纳米材料的熔凝温度大大降低。同时，纳米粒子高的界面能成为原子运动的驱动力，有利于界面中的孔洞收缩达到致密化。纳米材料的这些特征效应，为解决激光熔覆工艺的开裂敏感性问题及消除熔覆层中的孔洞提供了有效途径。
上海工程技术大学激光研究所用纳米结构WC/Co粉末来进行钢基体表面激光熔覆，取得了重要突破。他们将由平均粒度50~500nm的WC颗粒和Co粘接相所组成的纳米结构粉末，经过喷雾干燥→轻度烧结→破碎，得到保留了纳米结构的粘合颗粒。在1Cr18Ni9奥氏体不锈钢及45钢表面成功采用CO2激光熔覆纳米WC/Co复合层。该覆层消除了孔隙及裂纹，并实现了与不锈钢基底的冶金结合；获得了在γ-Ni(Cr、W、Fe、Co)基体上弥散分布以WC、W2C为主的钨碳化物颗粒的覆层显微组织。测试表明，与传统热喷涂及喷焊层相比，激光熔覆层的结合强度分别提高到18倍及近3倍；覆层的相对耐磨性提高到6.4倍及14倍；覆层的断裂韧性提高到2.2倍。(一员)


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