Као напредна метода површинског инжењеринга и регенерације, технологија ласерског облагања користи високоенергетски ласерски зрак за брзо топљење претходно депонованих или синхроно испоручених прахова легура, формирајући металуршки везани слој облагања на површини подлоге. Ово значајно побољшава отпорност на хабање, отпорност на корозију и перформансе радног предмета на високим температурама. У целом процесу ласерског облагања , избор прашкастог материјала директно утиче на квалитет облагања и перформансе примене. Овај чланак систематски прегледа најчешће коришћене прашкасте материјале за ласерско облагање , укључујући самофлуксујуће прахове легура, композитне прахове, керамичке прахове и друге материјале на бази метала, анализирајући њихову класификацију, својства и применљиве сценарије како би пружио референцу за избор материјала.

1. Самофлуксирајући легирани прахови

Прашкови самофлуксирајућих легура су најопсежније истражени и широко примењени материјали у ласерском облагању . Углавном укључују легуре на бази гвожђа, никла и кобалта. Ови прашкови садрже елементе попут бора и силицијума, што им даје одличне могућности деоксидације и згуравања, ефикасно смањујући оксидацију и порозност у слоју облагања и побољшавајући квалитет процеса. У ласерском облагању , ови прашкови су веома прилагодљиви различитим подлогама (као што су угљенични челик и нерђајући челик) и широко се користе за поправку и побољшање индустријских компоненти.

1.1 Прашкови легура на бази гвожђа са самофлуксом

Прашкови на бази гвожђа су погодни за локално отпорне на хабање и лако деформабилне делове, обично направљене од ливеног гвожђа или нискоугљеничног челика. Главне предности су широк извор сировина, ниска цена и добра отпорност на хабање. Међутим, недостаци укључују вишу тачку топљења и слабију отпорност на оксидацију, што доводи до потенцијалног пуцања и порозности током ласерског облагања . Последњих година, додавање елемената ретких земаља прашковима на бази гвожђа значајно је побољшало њихову отпорност на корозију и отпорност на пуцање, проширујући њихов потенцијал примене у ласерском облагању.

1.2 Прашкови легура на бази никла са самофлуксом

Прашкови на бази никла се широко користе у ласерском облагању због своје одличне квасивости, отпорности на корозију и својстава самоподмазивања на високим температурама. У тешким условима (као што су јаки ударци или абразивно хабање), тврде честице попут карбида и нитрида се често уносе у прах на бази никла да би се формирали композитни премази, што додатно побољшава њихове перформансе.

1.3 Прашкови легура на бази кобалта са самофлуксом

Прашкови на бази кобалта познати су по својој одличној отпорности на високе температуре, отпорности на корозију и отпорности на ударце, а често се користе у висококвалитетним индустријским областима попут петрохемије и производње енергије. Током ласерског наношења , материјали на бази кобалта брзо формирају армирајућу фазу након топљења, а уз додатак легирајућих елемената попут никла и хрома, ефикасно сузбијају стварање пукотина и побољшавају чврстоћу везе између премаза и подлоге.

2. Композитни прахови

Композитни прахови се обично праве мешањем или премазивањем метала (као што су никл или кобалт) са керамичким честицама високе тачке топљења (као што су карбиди и оксиди). Ови прахови се користе у ласерском облагању за стварање керамички ојачаних металних матричних композитних премаза, комбинујући жилавост метала са отпорношћу на хабање и својствима керамике на високим температурама. На пример, прахови обложени волфрамовим карбидом или хром карбидом могу ефикасно спречити деградацију и разлагање керамичких честица током ласерског процеса, значајно побољшавајући перформансе премаза. Ово је један од најактуелнијих истраживачких праваца у технологији ласерског облагања .

3. Керамички прахови

Керамички прахови, углавном укључујући оксиде (као што су алуминијум оксид, цирконијум оксид) и силициде, користе се у ласерском облагању због своје одличне стабилности на високим температурама, отпорности на хабање и отпорности на корозију, често у термичким баријерним премазима или заштитним слојевима у посебним условима. Међутим, керамичке и металне подлоге имају значајне разлике у коефицијентима термичког ширења и модулима еластичности, што доводи до пуцања и љуштења након ласерског облагања . Истраживачи су дизајнирали прелазне слојеве или додали компоненте попут CaO и SiO₂ како би ублажили ова напрезања, али то остаје главни изазов у ​​ласерском облагању.

4. Остали материјали за облагање на бази метала

Поред горе наведених категорија, посебни метални прахови као што су материјали на бази бакра, титанијума, алуминијума, магнезијума и цирконијума такође су показали јединствену вредност у ласерском облагању . На пример:

Материјали на бази бакра : Због добре електричне проводљивости и својстава раздвајања течне фазе, прахови на бази бакра могу се користити за стварање самоармирајућих композитних премаза.

Материјали на бази титанијума : Често се користе за побољшање биокомпатибилности или отпорности на корозију, композитни прахови на бази титанијума који се користе у ласерском облагању могу значајно побољшати отпорност на хабање медицинских легура титанијума.

Материјали на бази алуминијума и магнезијума : Често се користе за модификацију површине лаких легура. Ласерско облагање праховима на бази алуминијума може ефикасно побољшати тврдоћу и отпорност на корозију легура магнезијума.

Материјали на бази цирконијума : Ласерско наношење прахова на бази цирконијума на легуре титанијума формира високотврди, некристални ојачани слој, што их чини погодним за примене високе чврстоће.

5. Резиме и изгледи за примену

Избор материјала за ласерско облагање директно утиче на перформансе слоја облагања и успех процеса. Различити системи праха значајно се разликују у погледу трошкова, перформанси и прилагодљивости процесу, што захтева пажљив избор на основу специфичних потреба примене. Тренутно, технологија ласерског облагања игра кључну улогу у регенерацији делова, ојачавању површина и поправци врхунске опреме. На пример, поправка кључних компоненти попут ваљака, калупа и хидрауличних стубова може вратити њихове перформансе на преко 90% спецификација оригиналних делова, уз трошкове само око једне петине њихове замене, значајно побољшавајући век трајања опреме и оперативну економичност.

Међутим, материјали за ласерско облагање још увек нису систематизовани или стандардизовани, а дизајн састава и предвиђање перформанси су још увек у фази истраживања. У будућности, са континуираним развојем материјала и оптимизацијом процеса, очекује се да ће технологија ласерског облагања заменити традиционалне процесе премазивања и преклапања у више индустријских примена, постајући основна технологија у висококвалитетној производњи и зеленој регенерацији.