如何有效地控制激光熔覆裂紋,對于拓展其在生產(chǎn)中的應(yīng)用有著重要的意義。
(1) 調(diào)整應(yīng)力狀態(tài), 盡可能降低拉應(yīng)力
預(yù)熱和熔覆后續(xù)處理: 將熔覆的基體材料和熔覆粉末按照規(guī)定的溫度進(jìn)行預(yù)熱,可降低激光處理中的熱應(yīng)力,有利于防止熔覆裂紋的產(chǎn)生,預(yù)熱的實(shí)質(zhì)是降低溫度梯度,所以,如果在滿足使用性能要求的前提下, 適當(dāng)降低熔覆材料的熔點(diǎn),這對抑制熔覆層的開裂也無疑是有利的。激光熔覆后進(jìn)行后續(xù)處理的目的是降低或消除其殘余應(yīng)力, 這可以避免熔覆層在使用過程中由于外界因素的誘導(dǎo)而產(chǎn)生裂紋。關(guān)于退火處理對消除激光熔覆層的殘余拉應(yīng)力不能一概而論,只有對那些熔覆材料具有較低熱膨脹系數(shù)的熔覆系統(tǒng)才有益, 因?yàn)橹挥挟?dāng)熔覆層有較低的熱膨脹系數(shù)時(shí),退火后熔覆層中才產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力,壓應(yīng)力在許多的情況是有益的。與此相反, 當(dāng)基材具有較低的熱膨脹系數(shù)時(shí),退火后冷到室溫時(shí),會在熔覆層中產(chǎn)生比原來更大的拉應(yīng)力。
(2)添加合金元素,提高熔覆層抗開裂能力
合金化增加韌性相: 對激光熔覆層通過添加某種或幾種合金元素, 在滿足其使用性能的基礎(chǔ)上,增加其韌性相,提高覆層的韌性,對抑制熱裂紋的產(chǎn)生是一種有效的方法。研究表明, 在 Ni-Cr-B-Si 合金中分別加入3% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的FeV、FeT、FeSi 合金,熔覆層中韌性相(γ相)明顯增加,同時(shí)熔覆層開裂敏感性顯著下降:Ni 基合金中加入 Ni、Co 能降低合金熔覆層開裂的敏感性, 這主要是 使熔覆層 γ中韌性相增加, 同時(shí)熔覆層組織由共晶組織向非共品組織變化,而樹枝狀非共晶組織可以降低熔覆層開裂敏感性。
針對具體熔覆材料體系和使用要求,可采用不同的改進(jìn)途徑,減少熔覆層開裂,特別在激光熔覆較厚的陶瓷涂層時(shí),由于熔覆層材料與基體之間在性能上的大差異,更易導(dǎo)致熔覆層孔洞或變形開裂。