激光表面处理 (LST) 利用激光束的强热能对基材表面进行改性、合金化和熔覆。在 LST 中,可以实现 104–106°C/s 的非常高的冷却速率。在多组分系统的情况下,如此高的冷却速率阻止了分离的可能性。激光表面处理可以细化微观结构,溶解夹杂物和沉淀物,形成非平衡过饱和固溶体、准结晶和无定形材料,微观结构的变化通常会提高耐腐蚀性。激光表面处理激光处理工艺。从模拟中预测并从热电偶数据中获得的温度的时间变化显示。可以观察到,预测的温度与热电偶数据非常吻合。然而,这两个结果之间的小差异很小,在实验误差范围内。激光表面处理基板材料[ h),除了光学系统清洁外不需要额外的维护,并且易于使用和移动[]。优点源于 HPDL 的独特性能,即大约 30-50% 的高效率(2.0 kW 激光器 与激光器冷却系统一起消耗 7.5 kW)、非常高的辐射吸收系数以及线性形状的激光辐射束。HPDL 的价格也相对较低,非常耐用(超过 10,000 14-19 ]。
激光表面处理后凝固材料的结构特征是具有与镁合金结晶相关的多样化形态的带状结构。已经观察到这些区域的晶体生长方向发生了多次变化。在位于固相和液相之间的边界上的区域中,发生在沿热处置的方向。应该注意的是,冷却周期在tx轴(激光扫描轴)x。温度在激光强度停止的x = 0.005 m 处达到最大值。沿 0 ≤ x 的温度衰减= 0.05 秒后立即停止激光束功率。在这种情况下,激光束的位置距离初始起点= 0.005 m,沿> 0.005 m) 导致高温度梯度。对于高激光功率强度尤其如此。辐照区域中液相的过热在= 0.005 m处很明显。该区域温度的快速衰减与表面的对流和辐射冷却以及从辐照区域到基板材料的固体块的传导损失有关≤ 0.005 m 是渐进的,而x > 0.0005 m则是尖锐的。温度的逐渐衰减与停止激光功率之前的激光扫描期间该区域的加热有关。此外,激光光斑前沿区域的温度急剧下降 ( xt 时= 激光扫描开始后 0.05 秒。在这种情况下,照射区域的温度超过氧化铝的熔化温度。这种情况在温度曲线中可见,其中斜率随熔化温度变化。随着冷却期的进行,在激光功率停止的区域,即在x处,温度迅速衰减. 此外,由于表面温度在冷却开始时达到高值,因此在高激光功率水平下温度衰减率更为明显。在这种情况下,高温下的低弹性模量导致低应力水平。此外,应力在激光照射光斑的前部区域达到高值 ( x > 0.005 m)。这归因于在该区域实现了高温梯度。
此外,应力在初始加热区域 用于不同的冷却时间和两种激光输出功率。在早期冷却期间,应力在高温区域达到较低值,这对于两种激光器输出功率都是如此。这是因为氧化铝的弹性模量随温度升高而显着降低(≤ 0.005 m),这与激光扫描过程中产生的高温梯度有关。随着冷却期的进行,温度显着降低应力变为残余应力。沿x轴的残余应力仍然很高,这对于高激光输出功率强度 (0.25 × 10 9 W m -2 )尤其如此。这是因为在激光扫描过程中沿x-轴,即高强度光束导致激光照射区域中的高温度梯度。残余应力的最大值在 3GPa 左右,相当高,可能会导致激光处理表面出现裂纹。使用放大倍数高达500 倍的进行的微观结构研究获得的结果表明,所使用的 和 陶瓷粉末。对于微观结构评估,使用背散射电子检测方法,加速电压为 20 kV。基于这些研究,提出了粉末颗粒在和铸铝合金表层中的分布。还发现在激光处理的表面层中,所产生的涂层没有孔隙或裂纹,该层也没有出现任何缺陷或故障。 有时,层的不连续性可以看作是传热过程的产物,可以通过适当调整粉末质量和粉末进料速率来中和。还可以根据横截面显微照片来评估粉末进料深度的厚度,大约为 120 对于和大约 μm 。使用 WC 粉末时为1.2毫米。