1. Ласерско површинско очвршћавање
Ласерско површинско очвршћавање углавном користи ласерски сноп високе енергије за озрачивање површине метала или легуре, а топлотни ефекат који се ствара чини да површина подлоге формира чврст процес загревања који не прелази тачку топљења. У исто време, фазна трансформација је ојачана на површини метала коришћењем присуства изомерне трансформације у материјалу матрице у комбинацији са ласерским загревањем и ефектом самохлађења материјала. За легуре титанијума, истраживања у овој области постоје од почетка 20 века. Даи Зхендонг и др. значајно побољшао тврдоћу ТЦ11 легуре титанијума помоћу површинског скенирања ласерског гашења, а његов коефицијент трења се могао смањити на оригинални 0.2 ~ 0,3, а отпорност на трошење је повећана за 123 пута, што је значајно побољшано својства површине легуре. Површинску структуру и својства легуре титанијума ТЦ11 оптимизовали су Зханг Хонг ет ал. Резултати показују да ласерско гашење може очигледно побољшати структуру површине и побољшати тврдоћу и отпорност на хабање. Зханг Ки и сарадници, кроз проучавање различитих легура титанијума третираних ласерским самогашењем и брзим очвршћавањем, потврдили су да третман самогашења не само да оплемењује и зрнасту структуру легуре, већ и чини хемијски састав површине хомогенијим. , а однос сегрегације након гашења може се смањити са првобитног стања од 1,28 на 1,04, а у слоју за гашење се не налазе рупе, пукотине и други дефекти. Може се добити глатка и уједначена површина легуре.
2. ласерско претапање површине
Ласерско површинско претапање је метода за брзо топљење и учвршћивање површине подлоге зрачењем површине материјала под заштитом атмосфере аргона, како би се побољшала структура и побољшале перформансе материјала. Гуо Цхун и др. извршио третман ласерског претопљења на површини легуре ТЦ4 ласерским снопом. Након микроскопског посматрања, површинска структура матрице је рафинисана, а својства површине као што су тврдоћа и отпорност на хабање су такође значајно побољшана. Поред тога, неки истраживачи су користили Нд∶ИАГ ласер за поновно топљење површине легуре ТиНи, а слој омотача и металуршка комбинација матрице су добри, могу формирати непрекидан и густ пасивациони филм, а отпорност на корозију је значајно побољшана. Ласерским површинским топљењем индустријског чистог титанијума ТА2, Даи Јингјие верује да је побољшање отпорности површине на хабање последица изобличења решетке, финог јачања кристала и јачања дислокација узрокованих процесом топљења. Међутим, површинско претапање не побољшава перформансе свих материјала од легура титанијума, а могуће је и погоршање његових перформанси. Резултати показују да су зрна настала ласерским површинским топљењем легуре титанијума ТА15 абнормално груба. Након ласерског третмана површинског топљења легуре ТиЗр, Ксу Бо је открио да је микроструктура зоне врућег топљења била крупна зрна љуспица, микротврдоћа модификоване зоне је нижа од оне матрице, а отпорност на хабање није значајно побољшана.
3. Поправка ласерске површине
Поправка ласерских површина може се сврстати у грану технологије поправке ласерског обликовања, а такође је и синтеза технологије ласерског обликовања и технологије ласерског облагања, што је даља примена и развој у области поправке металних делова. Површински дефекти титанијума и легура титанијума могу се елиминисати коришћењем ласерске технологије поправке површине. Денг Девеи и др. потврђено да ласерска поправка може зацелити пукотине на површини легуре титанијума. После третмана ласерске поправке, вредност тврдоће матрице око модификоване зоне се повећала, а крива промене тврдоће између модификоване зоне и зоне захваћене топлотом је била релативно равна. Гонг Ксинионг и др. користио је ласерско континуирано скенирање за поправку радног кола ТЦ11 легуре титанијума ласерским топљењем и преципитацијом, а експеримент је потврдио да су перформансе радног кола нетакнуте и да је остварена савршена поправка делова. Цуи Аиионг и др. добијен Цр2О3/Ти слој облоге без унутрашњих пукотина на површини легуре ТЦ4 помоћу технологије поправке ласерске облоге. Површина модификованог слоја је глатка и има добру металуршку везу са подлогом, чиме се постиже ласерска санација оштећених делова лопатица компресора.
4. Ласерско легирање површине
Ласерско површинско легирање је метода која користи ласерски сноп високе енергије за брзо загревање и топљење површине материјала како би се подстакла реакција површинског легирања, како би се побољшале површинске особине легуре, које се могу поделити на легирање површинског гаса и површинско легирање праха.
Гас који се уводи легирањем гаса је углавном Н2 или његова смеша, такође позната као ласерско гасно нитрирање. То је у атмосфери азота, употреба ласерског зрака високе енергије за активирање атома азота, деловање на високој температури за топљење површине материјала, активни атом Н и течна фаза реакције легирања металног растопљеног базена Ти, формирајући тврда фаза ТиН. Након ласерског гасног нитрирања чистог титанијума ТА2 са Нд∶ИАГ ласером, Ванг Пеи ет ал. утврдили да је коефицијент трења на површини материјала око 0.22, што је било око 1/4 матрице, а отпорност на хабање је знатно побољшана. Истовремено, што је гушћа расподела ојачане површине нитрирања, мањи је коефицијент трења и боља је отпорност на хабање. Крива расподеле микротврдоће која се протеже од површине за нитрирање до матрице показује да ласерско гасно нитрирање може побољшати тврдоћу површине легуре титанијума.
Ласерско површинско легирање праха је употреба ласерских карактеристика високе енергије и брзог загревања, тако да површина супстрата и додата легура у праху реагује очвршћавање, формирајући материјал супстрата на основу површинског слоја легуре. Ге Ксиаолан и др. користио је ласерски сноп високе енергије за легирање површине ТЦ4 легуре са мешаним прахом Ти, Ал и Нб за производњу премаза од легуре ТиАлНб. Тврдоћа превлаке од легуре показала је нежан прелаз дуж правца дубине премаза и постепено се повећавала изнутра ка споља. Просечна тврдоћа превлаке била је значајно већа од тврдоће ТЦ4 матрице, а коефицијент трења је смањен, а отпорност на хабање је била скоро 3 пута већа од оне матрице. Лиу Кингхуи и др. обложен прахом елементарних елемената Ти/Си/Ц на површини ТЦ4 легуре, и користи технологију ласерског легирања за стварање превлаке од легуре на површини матрице. Утврђено је да се превлака легуре састоји од једињења Ти, Си и Ц. Просечна микротврдоћа премаза је 80% већа од оне подлоге, а просечни коефицијент трења премаза је око 0,38, што је око 16% ниже од оног подлоге. Површинска тврдоћа и отпорност на хабање су значајно побољшани.
5. Ласерска површинска облога
Ласерска површинска облога се такође може класификовати као технологија модификације површине, основа је ласерске поправке површине. То је употреба ласерског зрака велике густине енергије за додавање материјала за облагање на површину супстрата, да би се формирао материјал за облагање и супстрат, добра металуршка комбинација слоја облоге на површини супстрата. Дијаграм процеса облагања је приказан на следећој слици.
Процес ласерског облагања је праћен ласерским легирањем, али у поређењу са једноставним ласерским легирањем, материјал слоја облоге није у потпуности помешан са матрицом до реакције легирања, што може боље одражавати посебне особине материјала за облагање. Тренутно постоји много система материјала који се користе за ласерско облагање титанијума и легура титанијума, укључујући Ц, Б, Н, Си и Ни. Према саставу и својствима обложног слоја, припремљени премази се могу поделити на премазе отпорне на хабање, премазе отпорне на високе температуре, биолошке премазе и премазе за термичку баријеру.
5.1 Премаз отпоран на хабање
Отпорност на хабање легуре титанијума је лоша у поређењу са другим својствима, тако да се ласерска модификација површине више фокусира на побољшање отпорности матрице на хабање. Генерално, што је већи садржај тврде фазе у премазу отпорном на хабање, већа је тврдоћа и боља отпорност на хабање. Постоји много материјала за облагање који могу побољшати отпорност легура титанијума на хабање, укључујући Б, Ц, Ни, Си, Б4Ц, Цр2Ц3, ТиЦ, БН, СиЦ, ТиБ, ТиБ2 и Ал2О3. Користећи НиЦр/Цр3Ц2 и ВС2 композитне прахове као сировине, Ву Схаохуа и сарадници су проучавали побољшање отпорности на хабање НиЦр/Цр3Ц2 композитних премаза упоређујући ласерску облогу са различитим количинама ВС2. Резултати су показали да је композитни премаз имао најбољу отпорност на хабање када је 20% ВС2 додато у материјал за облагање. Резултати показују да одговарајућа количина ВС2 може формирати самоподмазујућу фазу, а затим показати добра својства хабања и против трења. Сун Ронглу и др. користио ласере за извођење експеримената ласерског облагања на површини узорака ТЦ4. Као материјали за облагање коришћени су мешани прахови Ни и МоС2. Током процеса облагања, металуршке реакције су се дешавале између површинског слоја узорка, измешаних прахова и мешаних прахова, а сферне ЦркСи честице су равномерно помешане у дендритским дендритима слоја облоге. Коефицијент трења је смањен док је отпорност на хабање побољшана. Лиу ет ал. одабран прах легуре на бази Цо као материјал за облагање и добијен композитни премаз на бази кобалта са финим дендритским и грануларним ојачаним фазама технологијом ласерског облагања. Отпорност на хабање матрице и обложног слоја мерена је машином за испитивање хабања и утврђено је да је стопа хабања слоја омотача само 1/12 матрице, а отпорност на хабање је значајно побољшана. Венг ет ал. ласерско облагање мешаним прахом на бази ТиН и Цо на површини ТЦ4 легуре, резултати показују да се на слоју облоге могу формирати Цо/Ти интерметална једињења са одличном отпорношћу на хабање и фазом дисперзијског ојачања, а отпорност на хабање композитног премаза ће се се даље побољшати са повећањем додатка ТиН праха.
5.2 Премаз отпоран на оксидацију
Структурни делови за инжењерске примене су често у дуготрајној употреби под условима високе температуре. Да би се смањила или избегла хемијска или електрохемијска реакција између О, С, Н и других елемената у високотемпературној радној атмосфери и матриксу, на површини се генерално конструише густ заштитни слој од високе температуре који штити матрикс од оштећења. уништено. Иу Пенгцхенг и др. користио је технологију ласерског облагања за припрему композитних премаза на површини ТЦ4 легуре са прахом легуре НиЦр-Ал-Си као материјалом за облагање. Овим методом су обложни премази континуалне густе структуре равномерно помешани са Ал2О3, НиО, ТиО2, НиЦр2О4 и другим једињењима. Експериментални резултати показују да је отпорност премаза на оксидацију при високим температурама 7 ~ 9 пута већа од отпорности подлоге. Лиу ет ал. ласерска облога ТиН+Ти3Ал помешала прах на површини ТЦ4 легуре, и припремила композитни премаз састављен од мешаних фаза -Ти, ТиН, Ал2О3 и ТиО2. Извршили су тестове изотермне оксидације на 600 и 800 степени. Експериментални резултати показују да композитни премаз има бољу отпорност на оксидацију при високим температурама од матрице легуре титанијума.
5.3 Термичка баријера премаз
Радна температура у ваздухопловству, гаснотурбинским моторима и другим окружењима достигла је граничну температуру суперлегираних материјала. Топлотна баријера од легираних материјала комбинује перформансе металних материјала са предностима отпорности керамичких материјала на високе температуре да би играла улогу топлотне изолације керамичких материјала, тако да делови могу нормално да раде у условима високе температуре. Схан Ксиаохао и др. користио је технологију ласерског облагања за припрему високотемпературног термичког баријерског премаза мешањем Нб, Ал и Ти прахова и открио да је отпорност премаза на оксидацију при високим температурама повезана са степеном сегрегације Ти и садржајем једињења Нб2Ал у легура. Када је масени удео Ти 15,18 теж.%, степен сегрегације Ти у легури је најнижи, а оксидациона отпорност превлаке је најбоља. С обзиром на чињеницу да је растресити порозни ТиО2 главни разлог за слабу отпорност на оксидацију легуре ТЦ4, Ксу Јиангнинг ет ал. ласерско облагање НиЦрНиСи мешаним прахом на својој површини. Експериментални резултати показују да оксидни филмски премаз састављен од континуираног густог Ал2О3 и НиО може ефикасно спречити ерозију атома кисеоника на матрици, а отпорност на оксидацију може бити значајно побољшана.
5.4 Био-премаз
Биоактивни премаз се наноси на површину легуре титанијума технологијом ласерског облагања, што чини да имплантација легуре титанијума показује бољу биокомпатибилност. Ли Фукуан и др. премазао биолошки премаз хидроксиапатита на површини ТЦ4. Фазна анализа премаза се углавном састојала од тврдих керамичких фаза као што су -Ти, Ти3П, ТиО и ЦаТиО3, а комбинација керамике је била добра, површина је била уједначена и глатка, а отпорност на хабање и биолошка квашење су били добри. Поред тога, како би се осигурало да матрица легуре титанијума формира уједначен, раван, са јаким металуршким везивањем биолошки премаз, премазивањем градијента облоге и вишеструким облагањем, како би се спречила структура превлаке, мутација стреса како би се смањио унутрашњи стрес. Схи Леи и др. пресвучен чистим ХА, мешовитим превлакама ХА и ХА градијентом на површини ТЦ4, и у упоредним експериментима открио да је ХА градијент премаз показао боље перформансе, са високом снагом везивања за подлогу, однос Га/П ближи природној кости, што одговара виши садржај ХА и супериорна биолошка активност.
Кси'ан Гуосхенг Ласер Тецхнологи Цо., Лтд. је високотехнолошко предузеће специјализовано за истраживање и развој, производњу и продају аутоматске опреме за ласерско облагање, опреме за ласерско облагање велике брзине, опреме за ласерско гашење, опреме за ласерско заваривање и опреме за 3Д штампање. Опрема за ласерско заваривање је исплатива и продаје се у земљи и иностранству. Ако сте заинтересовани за наше производе, контактирајте нас наbob@gshenglaser.com.