De eigenschappen van beschermende coatingmaterialen hebben een directe invloed op het uiteindelijke gebruiksuiterlijk. Daarom is het onderzoek en de ontwikkeling van coatingmaterialen met uitstekende corrosie- en slijtvastheid een van de hotspots in het onderzoek naar ultrasnelle lasercladtechnologie. Vanwege de late start van de hogesnelheidslasercladtechnologie, maakt het huidige grondstofpoeder dat wordt gebruikt voor lasercladden echter meestal gebruik van een thermisch spuitpoedersysteem en is er geen speciaal cladpoedermateriaalsysteem gevormd. Tot nu toe concentreert het onderzoek naar hogesnelheidslasercladdingcoating in binnen- en buitenland zich voornamelijk op traditionele zelfvloeibare materiaalsystemen zoals legeringen op basis van ijzer, kobalt en nikkel, inclusief kwaliteitscontrole van coatings, controle van de microstructuur en evaluatie van corrosie- en slijtvastheid. Bovendien hebben sommige wetenschappers, op basis van de voordelen van ultrasnelle lasercladtechnologie, nieuwe coatingsystemen ontwikkeld, zoals amorfe legeringen, legeringen met een hoge entropie en composietmaterialen met uitstekende corrosie- en slijtvastheid.
Traditionele coatingmaterialen voor bekleding
1. Coating van een legering op ijzerbasis
De coating van een legering op ijzerbasis is goedkoop en geschikt voor de oppervlaktebescherming van stalen structurele onderdelen die in grote aantallen worden gebruikt, en kan een goede corrosie- en slijtvastheid vertonen, inclusief coatings van roestvrij staal en gelegeerd staal. Momenteel zijn er veel onderzoeken naar ultrasnelle lasercladding van op ijzer gebaseerde legeringscoating in binnen- en buitenland, die voornamelijk wordt gebruikt om de corrosieweerstand en slijtvastheid van het oppervlak van ijzer en staal te verbeteren.
Een groot aantal onderzoeken naar ultrasnelle lasercladding van roestvrijstalen coatings heeft aangetoond dat de afzettings- en afkoelsnelheid van coatings dienovereenkomstig toenemen als gevolg van de aanzienlijke toename van de cladsnelheid, wat bevorderlijk is voor de fijne korrelstructuur van de coatings. Tegelijkertijd wordt de segregatie van de samenstelling in de coating effectief verminderd, waardoor de corrosieweerstand wordt verbeterd. Het effect van de scansnelheid op de hardheid en slijtvastheid van roestvrijstalen coatings is echter nog steeds controversieel. Vanwege de complexiteit van de evolutie van de microstructuur en de faseovergang tijdens lasercladding met ultrahoge snelheid is verder onderzoek nodig. Gelegeerd staal bevat veel legeringselementen, door middel van versterking van vaste oplossingen of versterking van neerslag om hoge sterkte en hoge slijtvastheid te bereiken, vaak gebruikt voor oppervlaktebescherming van lokale slijtageonderdelen.
Het gebruik van ultrasnelle lasercladtechnologie om een coating van gelegeerd staal op het oppervlak van de rol, gietvorm, enz. aan te brengen, kan de slijtvastheid en hoge temperatuurprestaties van gerelateerde onderdelen onder zware werkomstandigheden verbeteren.
Momenteel wordt in de industriële productie ultrasnelle lasercladding-coating op ijzerbasis toegepast, die de slijtvastheid en corrosieweerstand van onderdelen kan verbeteren, hun levensduur kan verlengen, de onderhoudskosten van apparatuur kan verlagen en de economische voordelen kan verbeteren.
2. Coating van een legering op kobaltbasis
Op kobalt gebaseerde legering heeft een goede oxidatieweerstand en slijtvastheid bij hoge temperaturen, maar is vanwege de hoge prijs moeilijk op grote schaal toe te passen. Door op kobalt gebaseerde legeringscoating op het oppervlak van de onderdelen aan te brengen, kunnen de slijtvastheid en corrosieweerstand van de onderdelen aanzienlijk worden verbeterd en kunnen de verwerkingskosten effectief worden beheerst. Daarom wordt op kobalt gebaseerde legeringscoating veel gebruikt bij de oppervlaktebescherming van metalen onderdelen. Het onderzoek naar de bereiding van op kobalt gebaseerde legeringscoatings door middel van lasercladding met ultrahoge snelheid bevindt zich echter nog in de beginfase.
Vanwege de uitstekende slijtvastheid, erosieweerstand, cavitatieweerstand en hoge temperatuureigenschappen heeft de kobaltgebaseerde coating met ultrahoge snelheid lasercladding brede toepassingsmogelijkheden op veel industriële gebieden getoond.
3. Coating van een legering op nikkelbasis
Op nikkel gebaseerde legering heeft niet alleen een goede vervormbaarheid, maar vertoont ook uitstekende corrosieweerstand en hoge temperatuureigenschappen, die kunnen worden gebruikt voor de oppervlaktebeschermingscoating van onderdelen met ernstige corrosie en oxidatie bij hoge temperaturen. Daarom is coating op nikkelbasis een van de eerste coatingmaterialen die wordt gebruikt bij het onderzoek naar ultrasnelle lasercladtechnologie, waaronder gebruikelijke legeringen op nikkelbasis zoals Ni45, Ni60 en Inconel 625.
Ultrasnelle lasercladding van een coating op nikkelbasis heeft een grote technische toepassingswaarde in corrosieomgevingen met hoge temperaturen.
Nieuw bekledingsmateriaal
1. Amorfe coating op ijzerbasis
Amorfe legeringen op Fe-basis hebben uitstekende mechanische eigenschappen, corrosieweerstand en slijtvastheid, maar vanwege de beperking van het bereidingsproces is de grootte van amorfe legeringen op Fe-basis doorgaans beperkt tot tientallen millimeters. Het gebruik van oppervlaktecoatingtechnologie om een dunne coating op het oppervlak van de matrix aan te brengen kan de voordelen van amorfe legeringen op ijzerbasis ten volle benutten en de materiaalkosten verlagen. Momenteel zijn er meer onderzoeken gedaan naar de bereiding van amorfe coatings op ijzerbasis met conventionele lasercladmethoden, maar het amorfe fasegehalte van de coatings is laag en de coatings zijn gevoelig voor brosse scheuren als gevolg van de hoge warmte-inbreng en hoge verdunning. tarief. De afgelopen jaren heeft de ontwikkeling van ultrasnelle lasercladtechnologie een nieuw schema opgeleverd voor de bereiding van op ijzer gebaseerde amorfe coatings.
Het gebruik van ultrasnelle lasercladtechnologie voor het bereiden van amorfe coatings op ijzerbasis kan het kraken van amorfe coatings en het probleem van een laag amorfe gehalte aanzienlijk verbeteren, de slijtvastheid van amorfe coatings op ijzerbasis effectief verbeteren en zal naar verwachting de slijtvastheid van amorfe coatings op ijzerbasis verbeteren. de uitstekende prestaties van een beschermende coating van amorfe legering voor productiepraktijken.
2. Hoog-entropische legeringscoating
Legeringen met een hoge entropie zijn de afgelopen jaren een van de onderzoekshotspots geworden vanwege hun uitstekende mechanische eigenschappen, hoge temperatuureigenschappen en corrosieweerstand. Daarom wordt verwacht dat legeringscoating met een hoge entropie een belangrijke rol zal spelen op het gebied van de bescherming van metaalmateriaal. De coating van een legering met een hoge entropie kan worden vervaardigd met conventionele lasercladtechnologie, maar de verdunningssnelheid van de coating is groot en gemakkelijk te kraken. In de afgelopen jaren hebben veel wetenschappers ultrasnelle lasercladtechnologie gebruikt om legeringscoatings met een hoge entropie te bereiden met een lage verdunningssnelheid en zonder scheuren, wat de ontwikkeling van legeringscoatings met een hoge entropie enorm heeft bevorderd.
Ultrasnelle lasercladtechnologie kan worden gebruikt om legeringscoatings met hoge entropie zonder defecten te bereiden, om de slijtvastheid en hoge temperatuureigenschappen van het oppervlak van onderdelen effectief te verbeteren, en heeft een groot ontwikkelingspotentieel bij de voorbereiding van oppervlaktebescherming van onderdelen en thermische barrièrecoatings.
Ultrasnelle lasercladtechnologie heeft unieke voordelen bij de bereiding van legeringscoating met een hoge entropie, die de verdunningssnelheid van de coating effectief kan verminderen en het scheuren van de coating kan remmen, wat bevorderlijk is voor het ten volle benutten van de uitstekende eigenschappen van hoge kwaliteit. entropielegering en het bevorderen van de vroege toepassing ervan.
3. Composietcoating
De coating van composietmateriaal verwijst voornamelijk naar de met keramische deeltjes versterkte coating van metaalmatrixcomposietmateriaal, die de hoge plastische taaiheid van metaal en de hoge hardheid en hoge slijtvastheid van keramiek combineert, wat de slijtvastheid van matrixmaterialen effectief kan verbeteren en de service kan verlengen. levensduur van onderdelen onder zware slijtageomstandigheden. Als bindend onderdeel tussen het keramiek en de matrix heeft het metaal een buffer- en overgangseffect, dat de restspanning en de neiging tot barsten van de coating effectief kan verminderen, en is het een van de meest potentiële coatings.
De composietcoating werd met verschillende scansnelheden op een gewoon koolstofarm staalsubstraat aangebracht en er werd vastgesteld dat de oppervlakteruwheid van de ultrasnelle lasercladcoating kleiner was, de microstructuur fijner en uniformer was en de weerstand tegen elektrochemische reacties. corrosie en thermische corrosie bij hoge temperaturen waren beter. Vergeleken met traditionele lasercladding met keramische deeltjes versterkte metaalmatrixcomposietcoating, heeft ultrasnelle lasercladdingcoating een lagere verdunningssnelheid en verbeterde thermische faseschade, waardoor een betere slijtvastheid en corrosieweerstand wordt getoond.
De afgelopen jaren zijn koolstofnanobuisjes (CNT's) een van de hotspots voor onderzoek geworden vanwege hun hoge treksterkte, specifieke sterkte, Young's modulus, elastische rek, goede supergeleiding, optische eigenschappen en thermische geleidbaarheid. Met nikkel beklede koolstofnanobuisjes/amorfe composietcoatings op ijzerbasis werden vervaardigd met behulp van ultrasnelle lasercladtechnologie met behulp van koolstofnanobuisjes als de versterkende fase van composietmaterialen. Studies hebben aangetoond dat koolstofnanobuisjes de taaiheid van coatings kunnen verbeteren en de vorming van scheuren kunnen tegengaan. Bovendien kunnen koolstofnanobuisjes worden gebruikt voor vaste smering en kunnen ze de wrijvingscoëfficiënt van coatings effectief verminderen vanwege hun zelfsmerende eigenschappen. Met de toename van het aantal koolstofnanobuisjes worden de slijtvastheid en corrosieweerstand verbeterd.
Samenvattend kan de ultrasnelle lasercladding-technologie worden gebruikt om de coating van composietmaterialen te bereiden, en de coatingmorfologie en serviceprestaties zijn beter dan de traditionele lasercladding-coating, wat bevorderlijk is voor het bevorderen van de toepassing en promotie van lasercladding-composietcoating in industriële productie.
4. Keramische coating
Bij de daadwerkelijke productie zijn veel onderdelen onderhevig aan slijtage bij hoge temperaturen, zoals lagers bij hoge temperaturen, rotorassen van grote motorturbines, enz. Gewone goudcoating of metaalmatrixcomposietcoating is moeilijk om adequate bescherming te bieden voor onderdelen onder zulke extreme omstandigheden als gevolg van vanwege de slechte prestaties bij hoge temperaturen, en keramische materialen hebben een extreem hoog smeltpunt en hardheid. Er wordt verwacht dat zij op dit gebied een belangrijke rol zal spelen. Er zijn momenteel echter weinig onderzoeken naar keramische coating met lasercladden, vooral omdat het probleem van barsten in de coating veroorzaakt door de hoge warmte-inbreng van lasercladden moeilijk op te lossen is.
De keramische coating met hoge hardheid kan worden vervaardigd met behulp van ultrasnelle lasercladtechnologie. Momenteel is er echter een gebrek aan onderzoek naar keramische coating met ultrahoge snelheid lasercladden, en er zijn weinig toepasbare keramische materiaalsystemen, dus het is noodzakelijk om de toepasbaarheid van deze technologie in verschillende keramische coatingmateriaalsystemen te onderzoeken.
Conclusie en vooruitzicht
De ontwikkeling en promotie van ultrasnelle lasercladtechnologie is een grote vooruitgang in de materiaaloppervlaktetechniek, die de voordelen van oppervlaktecoatingtechnologie zoals galvaniseren, thermisch spuiten en opdampen combineert, en met succes het efficiëntieknelpunt oplost dat de grote problemen beperkt. schaaltoepassing van traditionele lasercladtechnologie. De coating met uitstekende prestaties en zonder porositeitsscheuren kan tegen lage kosten onder groene omstandigheden worden vervaardigd. Het heeft een breed ontwikkelingsperspectief. Hoewel er in binnen- en buitenland veel onderzoek is gedaan naar ultrasnelle lasercladcoating, bevindt dit zich, vergeleken met andere oppervlaktetechnieken, nog steeds in de voorbereidende onderzoeksfase. Bij de ontwikkeling van ultrasnelle lasercladtechnologie en de slijtvaste coatingmaterialen ervan is het dringend noodzakelijk om de volgende twee problemen op te lossen:
1. Het systeem, de procesdatabase, de evaluatie en de toepassingsstandaard van lasercladmateriaal met ultrahoge snelheid werden vastgesteld. Momenteel is er een gebrek aan systematische ontwikkeling van ultrasnelle lasercladmaterialen, en de meeste onderzoekers gebruiken thermisch spuitpoeder of ander commercieel legeringspoeder, wat de ontwikkeling en toepassing van ultrasnelle lasercladcoatings beperkt. De ontwikkeling van ultrasnelle lasercladding-coatingmaterialen moet worden gecombineerd met de daadwerkelijke toepassingsomstandigheden, waarbij rekening wordt gehouden met de compatibiliteitsrelatie tussen de coating en het substraat (zoals thermische uitzettingscoëfficiënt, smeltpuntaanpassing en bevochtigbaarheid van de coating op het substraat, enz.) Op deze basis wordt het overeenkomstige coatingmateriaalsysteem ontwikkeld door thermodynamische berekening. Tegelijkertijd is het voor specifieke poeders en substraten noodzakelijk om de invloed van belangrijke technische parameters op de microstructuur en eigenschappen van de coating te onderzoeken en een systematische associatiedatabase op te zetten tussen het ultrasnelle lasercladding-coatingmateriaal en procesparameters. - eigenschappen. Bovendien is het voor ultrasnelle lasercladding-coatingmaterialen noodzakelijk om aandacht te besteden aan de evaluatienormen en sleutelindicatoren voor coatingkwaliteit en serviceprestaties, om referenties te bieden voor de industriële toepassing van ultrasnelle lasercladmaterialen. bekledingstechnologie.
2. De gezamenlijke voorbereidingstechnologie van ultrasnelle lasercladtechnologie en andere materiaalmodificatietechnologie is ontwikkeld om coatings van hogere kwaliteit te verkrijgen. Om de interne defecten van de ultrasnelle lasercladding-coating verder te elimineren en de microstructuur van de coating te verbeteren, moeten de invloed en het mechanisme van externe hulptechnologieën zoals ultrasoon veld, mechanische trillingen, elektromagnetisch veld en inductieve verwarming actief worden onderzocht. , en de coatingkwaliteit en microstructuur moeten sterk worden geoptimaliseerd. Daarnaast worden nabehandelingstechnologieën zoals hersmeltbehandeling van het coatingoppervlak, sterke spinbehandeling (PST) en ultrasone oppervlaktemechanische walsbehandeling (SMRT) onderzocht om de oppervlaktetopografie van de coating verder te verbeteren, bijna-netvormvorming te bereiken, de kosten van daaropvolgende oppervlaktebewerking en optimaliseer het spanningsveld in de coating. De interne microstructuur en de serviceprestaties van de coating zijn verbeterd.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. is een hightech onderneming gespecialiseerd in R&D, productie en verkoop van automatische lasercladmachines, hogesnelheidslasercladmachines, laserblusmachines, laserlasmachines en laser 3D-printapparatuur. Onze producten zijn kosteneffectief en worden in binnen- en buitenland verkocht. Als u geïnteresseerd bent in onze producten, neem dan contact met ons op via bob@gshenglaser.com.