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激光熔凝原理及组织

激光熔凝也称激光熔化淬火。激光熔凝是用激光束将获得工件表面加热熔化到一定深度,然后自冷使熔层凝固,获得较为细化均质的组织和所需性能的表面改性技术。
     激光熔凝原理与激光非晶化基本上相一致。但激光熔凝处理时激光的能量密度和扫描速·度均远小于激光非晶化。
     激光熔凝与激光合金化不同,它在表面熔化时一般不添加任何合金元素,熔凝层与材料基体是天然的冶金结合;在激光熔凝过程中,可以排除杂质和气体,同时急冷重结晶获得的组织有较高的硬度、耐磨性和抗蚀性;其表面熔层深度远大于激光非晶化。
激光熔凝层的组织
     激光熔凝层的组织取决于基体金属。Fe基、Ti基等可以发生固态相变的合金,其激光作用区的熔凝组织由三层组成:表面熔化区、次层固态相变区、内层过渡区。不能发生固态相变的合金(Ni基、奥氏体型不锈钢等)的熔凝组织则具有一层熔化区。熔化区的组织与激光合金化区类似,一般为超细共晶组织或精细树枝晶组织。
     激光晶粒细化特别适用于铸造合金。一种含粗颗粒初生硅(约 60μm)的铸造铝合金AA390,基体为A1—Si共晶,用3.5kW的激光束,光斑尺寸为Φ4mm,以8.47mm/s的扫描速度熔凝处理后,得到约l~4μm大小的细硅粒均匀分布在基体上的组织,并提高了硬度。珠光体球墨铸铁经激光熔凝处理,在选用超短辐照时间 (相应凝固速率>5×104K/s)时得到树枝状组织,当选用较长辐照时间(凝固速率<104K/s)时得到层片状莱氏体组织。
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