激光熔覆材料选择

1、光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料选择课程：3D打印工艺实践主讲教师：金露凡光机电应用技术国家教学资源库教学目标教学目标了解掌握激光熔覆成型材料的设计原则及选用要求光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料设计及选择激光熔覆成型材料设计及选择激光熔覆成型是一个复杂的物理、化学冶金过程，是一种对激光熔覆成型是一个复杂的物理、化学冶金过程，是一种对裂纹及裂纹及精确度敏感精确度敏感的工艺。的工艺。设计及选择成型材料设计及选择成型材料是一个关键的问题，熔覆是一个关键的问题，熔覆材料的选择是否适当，将材料的选择是否适当，将直接影响直接影响到激光熔覆成型部件的到激光熔覆成型部件的使用性能使用性

2、能和和表面性能表面性能。激光熔覆成型材料要根据激光熔覆成型材料要根据使用要求使用要求与与基体基体的状况来设计。的状况来设计。对于一定工作环境，对于一定基体而言，存在一个对于一定工作环境，对于一定基体而言，存在一个最佳涂层合金材料。最佳涂层合金材料。光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料设计的一般原则激光熔覆成型材料设计的一般原则1 激光熔覆成型材料与基体热膨胀系数的匹配激光熔覆成型材料与基体热膨胀系数的匹配激光熔覆成型材料与基体之间的热膨胀系数的差异，是熔覆成型过程中激光熔覆成型材料与基体之间的热膨胀系数的差异，是熔覆成型过程中产生裂纹的重要原因。这种差异会影响熔覆层的结合强度、抗热震性

3、能，产生裂纹的重要原因。这种差异会影响熔覆层的结合强度、抗热震性能，特别是抗开裂性能。特别是抗开裂性能。同一性同一性原则：材料与基体的热膨胀系数应尽可能地接近。原则：材料与基体的热膨胀系数应尽可能地接近。光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料设计的一般原则激光熔覆成型材料设计的一般原则1 激光熔覆成型材料与基体热膨胀系数的匹配激光熔覆成型材料与基体热膨胀系数的匹配在考虑激光熔覆实际工艺过程中，二者的在考虑激光熔覆实际工艺过程中，二者的匹配原则匹配原则应满足下列条件：应满足下列条件：式式中：中：1 、2 分别为熔分别为熔覆材料与基体的抗拉强度；覆材料与基体的抗拉强度； T T是熔覆温度与室

4、温的差值；是熔覆温度与室温的差值； 是二者的热膨胀系数之差；是二者的热膨胀系数之差； E E、分别为熔覆材料的弹性模量和泊松比分别为熔覆材料的弹性模量和泊松比光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料设计的一般原则激光熔覆成型材料设计的一般原则2 激光熔覆成型材料与基体熔点的匹配激光熔覆成型材料与基体熔点的匹配在激光熔覆成型技术中，需要对成型材料关注的另外一个热物理性能是在激光熔覆成型技术中，需要对成型材料关注的另外一个热物理性能是熔点熔点。熔覆合金与基体材料熔覆合金与基体材料的熔点的熔点之间差异过大之间差异过大, 形成不了良好的冶金形成不了良好的冶金结合。结合。熔点过高：加热时熔覆材料熔化

5、少，会使得熔覆表面粗糙度高且基体表面过烧；熔点过低：使得熔覆材料过烧，且与基体间产生空洞和夹杂。匹配原则：力求匹配原则：力求采用相对于采用相对于基体具有基体具有适宜熔点适宜熔点的成型材料的成型材料。光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料设计的一般原则激光熔覆成型材料设计的一般原则3 激光熔覆成型材料对基体的润湿性激光熔覆成型材料对基体的润湿性要得到平整光滑的熔覆层，熔覆材料与基体间应具有良好的润湿性。要得到平整光滑的熔覆层，熔覆材料与基体间应具有良好的润湿性。1、事先对材料进行表面处理，提高其表面能。2、在设计熔覆材料时适当加入某些活性元素3、可选用适宜的激光熔覆工艺参数提高润湿性的方法：提高润湿性的方法：光机电应用技术国家教学资源库激光熔覆成型材料选用的要求激光熔覆成型材料选用的要求1、满足熔覆层使用性能要求，并兼顾工艺性和经济性；2、具有良好的造渣、除气、隔气性能；3、具有良好的流动性，以利于连续、均匀、流畅地将粉末送人激光束流中；4、提高熔覆材料的表面质量，减少表面含氧量和含潮量；5、可考虑复合熔覆材料，以达到材料间的牢固结构。光机电应用技术国家教学资源库课程小结课程小结本次课主要介绍了激光熔覆成型技术材料设计的一般本次课主要介绍了激光熔覆成型技术材料设计的一般原则和材料