Sifat bahan pelapis pelindung secara langsung mempengaruhi tampilan akhir layanannya, sehingga penelitian dan pengembangan bahan pelapis dengan ketahanan korosi dan aus yang sangat baik merupakan salah satu topik menarik dalam penelitian teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi. Namun, karena terlambatnya dimulainya teknologi pelapisan laser berkecepatan tinggi, bubuk bahan baku yang saat ini digunakan untuk pelapisan laser biasanya menggunakan sistem bubuk penyemprotan termal, dan tidak ada sistem bahan bubuk pelapis khusus yang telah dibentuk. Sejauh ini, penelitian tentang pelapisan kelongsong laser berkecepatan tinggi di dalam dan luar negeri terutama berfokus pada sistem material tradisional yang dapat fluks sendiri seperti paduan berbasis besi, kobalt, dan nikel, termasuk kontrol kualitas lapisan, kontrol struktur mikro, serta evaluasi ketahanan terhadap korosi dan aus. Selain itu, berdasarkan keunggulan teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi, beberapa ahli telah mengembangkan sistem pelapisan baru seperti paduan amorf, paduan entropi tinggi, dan material komposit dengan ketahanan korosi dan aus yang sangat baik.
Bahan pelapis kelongsong tradisional
1. Lapisan paduan berbahan dasar besi
Lapisan paduan dasar besi berbiaya rendah dan cocok untuk perlindungan permukaan bagian struktural baja yang digunakan dalam jumlah besar, dan dapat menunjukkan ketahanan korosi dan aus yang baik, terutama termasuk lapisan baja tahan karat dan baja paduan. Saat ini, terdapat banyak penelitian tentang pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi pada lapisan paduan berbahan besi di dalam dan luar negeri, yang terutama digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi dan ketahanan aus pada permukaan benda kerja besi dan baja.
Sejumlah besar penelitian tentang lapisan baja tahan karat kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi telah menunjukkan bahwa laju pengendapan dan pendinginan lapisan meningkat seiring dengan peningkatan signifikan dalam laju kelongsong, yang kondusif bagi struktur butiran halus lapisan. Pada saat yang sama, segregasi komposisi di dalam lapisan berkurang secara efektif, sehingga meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Namun, pengaruh kecepatan pemindaian terhadap kekerasan dan ketahanan aus lapisan baja tahan karat masih kontroversial. Karena kompleksitas evolusi struktur mikro dan transisi fase selama pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi, diperlukan penelitian lebih lanjut. Baja paduan mengandung banyak elemen paduan, melalui penguatan larutan padat atau penguatan presipitasi untuk mencapai kekuatan tinggi, ketahanan aus yang tinggi, sering digunakan untuk perlindungan permukaan bagian aus lokal.
Penggunaan teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi untuk menyiapkan lapisan baja paduan pada permukaan gulungan, cetakan pengecoran, dll., dapat meningkatkan ketahanan aus dan kinerja suhu tinggi dari komponen terkait dalam kondisi kerja yang keras.
Saat ini, lapisan paduan berbasis besi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi telah diterapkan dalam produksi industri, yang dapat meningkatkan ketahanan aus dan ketahanan korosi pada suku cadang, memperpanjang masa pakai, mengurangi biaya pemeliharaan peralatan, dan meningkatkan manfaat ekonomi.
2. Lapisan paduan berbasis kobalt
Paduan berbahan dasar kobalt memiliki ketahanan oksidasi suhu tinggi dan ketahanan abrasi yang baik, namun sulit diaplikasikan dalam skala besar karena harganya yang mahal. Dengan menyiapkan lapisan paduan berbasis kobalt pada permukaan komponen, ketahanan aus dan ketahanan korosi pada komponen dapat ditingkatkan secara signifikan, dan biaya pemrosesan dapat dikontrol secara efektif. Oleh karena itu, pelapis paduan berbasis kobalt banyak digunakan dalam perlindungan permukaan bagian logam. Namun, penelitian tentang pembuatan pelapis paduan berbasis kobalt dengan pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi masih dalam tahap awal.
Karena ketahanan abrasi, ketahanan erosi, ketahanan kavitasi, dan sifat suhu tinggi yang sangat baik, lapisan berbasis kobalt kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi telah menunjukkan prospek penerapan yang luas di banyak bidang industri.
3. Lapisan paduan berbahan dasar nikel
Paduan berbasis nikel tidak hanya memiliki sifat mampu bentuk yang baik, tetapi juga menunjukkan ketahanan korosi yang sangat baik dan sifat suhu tinggi, yang dapat digunakan untuk lapisan pelindung permukaan bagian yang mengalami korosi serius dan oksidasi suhu tinggi. Oleh karena itu, pelapisan paduan berbasis nikel adalah salah satu bahan pelapis paling awal yang digunakan dalam penelitian teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi, termasuk paduan berbasis nikel yang umum seperti Ni45, Ni60 dan Inconel 625.
Kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi dari lapisan paduan berbasis nikel memiliki nilai aplikasi teknik yang besar dalam lingkungan korosi suhu tinggi.
Bahan pelapis cladding baru
1. Lapisan amorf berbahan dasar besi
Paduan amorf berbahan dasar Fe memiliki sifat mekanik, ketahanan korosi, dan ketahanan aus yang sangat baik, namun karena keterbatasan proses preparasi, ukuran paduan amorf berbahan dasar Fe biasanya dibatasi hingga puluhan milimeter. Menggunakan teknologi pelapisan permukaan untuk menyiapkan lapisan tipis pada permukaan matriks dapat memberikan manfaat penuh dari paduan amorf berbasis besi dan mengurangi biaya material. Saat ini, terdapat lebih banyak penelitian tentang pembuatan lapisan amorf berbahan besi dengan metode kelongsong laser konvensional, namun kandungan fase amorf pada lapisan tersebut rendah, dan lapisan tersebut rentan terhadap retakan rapuh karena masukan panas yang tinggi dan pengenceran yang tinggi. kecepatan. Dalam beberapa tahun terakhir, perkembangan teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi telah memberikan skema baru untuk pembuatan lapisan amorf berbasis besi.
Penggunaan teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi untuk menyiapkan lapisan amorf berbahan besi dapat sangat memperbaiki retaknya lapisan amorf dan masalah kandungan amorf yang rendah, secara efektif meningkatkan ketahanan abrasi lapisan amorf berbahan besi, dan diharapkan dapat meningkatkan kinerja luar biasa dari lapisan pelindung paduan amorf untuk praktik produksi.
2. Lapisan paduan entropi tinggi
Paduan entropi tinggi telah menjadi salah satu pusat penelitian dalam beberapa tahun terakhir karena sifat mekaniknya yang sangat baik, sifat suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi. Oleh karena itu, pelapisan paduan entropi tinggi diharapkan memainkan peran penting dalam bidang perlindungan material logam. Lapisan paduan entropi tinggi dapat dibuat dengan teknologi kelongsong laser konvensional, tetapi laju pengenceran lapisannya besar dan mudah retak. Dalam beberapa tahun terakhir, banyak sarjana telah menggunakan teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi untuk menyiapkan lapisan paduan entropi tinggi dengan laju pengenceran rendah dan tanpa retakan, yang telah sangat mendorong pengembangan lapisan paduan entropi tinggi.
Teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi dapat digunakan untuk menyiapkan lapisan paduan entropi tinggi tanpa cacat, sehingga secara efektif meningkatkan ketahanan abrasi dan sifat suhu tinggi pada permukaan komponen, dan memiliki potensi pengembangan yang besar dalam persiapan perlindungan permukaan komponen dan lapisan penghalang termal.
Teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi memiliki keunggulan unik dalam pembuatan lapisan paduan entropi tinggi, yang secara efektif dapat mengurangi laju pengenceran lapisan dan menghambat retaknya lapisan, yang kondusif untuk memberikan permainan penuh pada sifat-sifat luar biasa dari lapisan tinggi. paduan entropi dan mempromosikan penerapan awalnya.
3. Lapisan komposit
Lapisan bahan komposit terutama mengacu pada lapisan bahan komposit matriks logam yang diperkuat partikel keramik, yang menggabungkan ketangguhan plastik tinggi dari logam dan kekerasan tinggi serta ketahanan aus yang tinggi dari keramik, yang secara efektif dapat meningkatkan ketahanan aus bahan matriks dan memperpanjang masa pakai. masa pakai suku cadang dalam kondisi keausan yang parah. Sebagai bagian pengikat antara keramik dan matriks, logam memiliki efek penyangga dan transisi, yang secara efektif dapat mengurangi tegangan sisa dan kecenderungan retak pada lapisan, dan merupakan salah satu lapisan yang paling potensial.
Lapisan komposit dibuat pada substrat baja karbon rendah biasa dengan kecepatan pemindaian yang berbeda, dan ditemukan bahwa kekasaran permukaan lapisan kelongsong laser kecepatan sangat tinggi lebih kecil, struktur mikro lebih halus dan seragam, serta ketahanan terhadap elektrokimia. korosi dan korosi termal suhu tinggi lebih baik. Dibandingkan dengan lapisan komposit matriks logam yang diperkuat partikel keramik kelongsong laser tradisional, lapisan kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi memiliki laju pengenceran yang lebih rendah dan kerusakan termal fase yang lebih baik, sehingga menunjukkan ketahanan aus dan ketahanan korosi yang lebih baik.
Dalam beberapa tahun terakhir, Carbon nanotube (CNT) telah menjadi salah satu pusat penelitian karena kekuatan tariknya yang tinggi, kekuatan spesifiknya, modulus Young, regangan elastisnya, superkonduktivitasnya yang baik, sifat optiknya, dan konduktivitas termalnya. Tabung nano karbon berlapis nikel/pelapis komposit amorf berbasis besi dibuat menggunakan teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi menggunakan tabung nano karbon sebagai fase penguat bahan komposit. Penelitian telah menunjukkan bahwa tabung nano karbon dapat meningkatkan ketangguhan lapisan dan menghambat pembentukan retakan. Selain itu, tabung nano karbon dapat digunakan untuk pelumasan padat dan secara efektif mengurangi koefisien gesekan lapisan karena sifat pelumasannya sendiri. Dengan bertambahnya jumlah tabung nano karbon, ketahanan aus dan ketahanan korosi meningkat.
Singkatnya, teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi dapat digunakan untuk menyiapkan pelapisan material komposit, dan morfologi pelapisan serta kinerja layanan lebih baik daripada pelapisan kelongsong laser tradisional, yang kondusif untuk mempromosikan penerapan dan promosi pelapisan komposit kelongsong laser di produksi industri.
4. Lapisan keramik
Dalam produksi sebenarnya, banyak suku cadang berada dalam kondisi keausan suhu tinggi, seperti bantalan suhu tinggi, poros rotor turbin mesin besar, dll. Lapisan emas biasa atau lapisan komposit matriks logam sulit memberikan perlindungan yang memadai untuk suku cadang dalam kondisi ekstrem seperti itu karena karena kinerja suhu tinggi yang buruk, dan bahan keramik memiliki titik leleh dan kekerasan yang sangat tinggi. Diharapkan dapat memainkan peran penting dalam bidang ini. Namun, penelitian tentang pelapisan keramik kelongsong laser saat ini masih sedikit, terutama karena masalah retaknya lapisan yang disebabkan oleh masukan panas tinggi kelongsong laser sulit dipecahkan.
Lapisan keramik dengan kekerasan tinggi dapat dibuat dengan menggunakan teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi. Namun, saat ini, penelitian tentang pelapisan keramik kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi masih kurang, dan hanya sedikit sistem material keramik yang dapat diterapkan, sehingga perlu untuk mengeksplorasi penerapan teknologi ini pada sistem material pelapis keramik yang berbeda.
Kesimpulan dan prospek
Pengembangan dan promosi teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi merupakan kemajuan besar dalam rekayasa permukaan material, yang menggabungkan keunggulan teknologi pelapisan permukaan seperti pelapisan listrik, penyemprotan termal, dan pengendapan uap, dan berhasil memecahkan hambatan efisiensi yang membatasi skala besar. penerapan skala teknologi pelapisan laser tradisional. Lapisan dengan kinerja luar biasa dan tidak ada retakan porositas dapat dibuat dalam kondisi ramah lingkungan dengan biaya rendah. Ini memiliki prospek pengembangan yang luas. Meskipun telah banyak penelitian tentang pelapisan kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi di dalam dan luar negeri, dibandingkan dengan teknologi rekayasa permukaan lainnya, hal ini masih dalam tahap penelitian awal. Dalam pengembangan teknologi kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi dan bahan pelapis tahan abrasi, dua masalah berikut harus segera diselesaikan:
1. Sistem, basis data proses, evaluasi dan standar penerapan bahan pelapis laser berkecepatan sangat tinggi ditetapkan. Saat ini, pengembangan sistematis bahan pelapis laser berkecepatan sangat tinggi masih kurang, dan sebagian besar peneliti menggunakan bubuk semprotan termal atau bubuk paduan komersial lainnya, yang membatasi pengembangan dan penerapan pelapis laser berkecepatan sangat tinggi. Pengembangan bahan pelapis kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi harus dikombinasikan dengan kondisi aplikasi sebenarnya, dengan mempertimbangkan hubungan kompatibilitas antara lapisan dan substrat (seperti koefisien ekspansi termal, pencocokan titik leleh dan keterbasahan lapisan pada substrat, dll.) , atas dasar ini, sistem bahan pelapis yang sesuai dikembangkan dengan perhitungan termodinamika. Pada saat yang sama, untuk bubuk dan substrat tertentu, perlu untuk mengeksplorasi pengaruh parameter teknis utama pada struktur mikro dan sifat lapisan, dan membangun database hubungan sistematis antara bahan pelapis kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi - parameter proses - properti. Selain itu, untuk bahan pelapis kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi, perlu memperhatikan standar evaluasi dan indikator utama kualitas pelapisan dan kinerja layanan, sehingga dapat memberikan referensi untuk aplikasi industri laser berkecepatan sangat tinggi. teknologi kelongsong.
2. Teknologi persiapan gabungan teknologi pelapisan laser berkecepatan sangat tinggi dan teknologi modifikasi material lainnya dikembangkan untuk mendapatkan lapisan berkualitas lebih tinggi. Untuk lebih menghilangkan cacat internal lapisan kelongsong laser berkecepatan sangat tinggi dan meningkatkan struktur mikro lapisan, pengaruh dan mekanisme teknologi tambahan eksternal seperti medan ultrasonik, getaran mekanis, medan elektromagnetik, dan pemanasan induktif harus dieksplorasi secara aktif. , dan kualitas lapisan serta struktur mikro harus dioptimalkan secara maksimal. Selain itu, teknologi pasca-perawatan seperti perlakuan peleburan kembali permukaan lapisan, perlakuan pemintalan kuat (PST), perlakuan penggulungan mekanis permukaan ultrasonik (SMRT) dieksplorasi untuk lebih meningkatkan topografi permukaan lapisan, mencapai pencetakan mendekati jaring, mengurangi biaya pemrosesan permukaan selanjutnya, dan mengoptimalkan medan tegangan di dalam lapisan. Struktur mikro internal dan kinerja layanan lapisan ditingkatkan.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co, Ltd adalah perusahaan teknologi tinggi yang mengkhususkan diri dalam R&D, manufaktur dan penjualan mesin pelapis laser otomatis, mesin pelapis laser berkecepatan tinggi, mesin pendinginan laser, mesin las laser, dan peralatan pencetakan laser 3D. Produk kami hemat biaya dan dijual di dalam negeri dan luar negeri. Jika Anda tertarik dengan produk kami, silakan hubungi kami di bob@gshenglaser.com.