חיפוי לייזר הוא סוג חדש של טכנולוגיית ציפוי. זוהי טכנולוגיית היי-טק הכוללת אור, מכניקה, חשמל, חומרים, איתור ובקרה. זוהי טכנולוגיה תומכת חשובה לטכנולוגיית ייצור לייזר מתקדמת ויכולה לפתור בעיות ששיטות ייצור מסורתיות אינן יכולות להשלים. זוהי טכנולוגיית היי-טק הנתמכת ומקודמת על ידי המדינה. כיום הפכה טכנולוגיית חיפוי הלייזר לאחד האמצעים החשובים להכנת חומרים חדשים, ייצור מהיר וישיר של חלקי מתכת, וייצור ירוק מחדש של חלקי מתכת כושלים. נעשה בו שימוש נרחב בתעופה, נפט, מכוניות, ייצור מכונות, בניית ספינות וייצור תבניות. ותעשיות אחרות. על מנת לקדם את תיעוש טכנולוגיית חיפוי הלייזר, חוקרים מכל העולם ערכו מחקר שיטתי על הטכנולוגיות המרכזיות הכרוכות בחיפוי לייזר והתקדמו משמעותית. ישנם מספר רב של מחקרים, מאמרים בכנסים ופטנטים בארץ ובחו"ל המציגים את טכנולוגיית חיפוי הלייזר והיישומים החדשים שלה: כולל ציוד חיפוי לייזר, חומרים, תהליכים, ניטור ובקרה, בדיקת איכות, הדמיית תהליכים וסימולציה וכו'. אבל עד כה, לא ניתן ליישם את טכנולוגיית חיפוי הלייזר באופן תעשייתי בקנה מידה גדול. בניתוח הסיבות, ישנם גורמים כמו גורמים מכוונים ממשלתיים, מגבלות על בשלות טכנולוגיית חיפוי הלייזר עצמה ומידת ההכרה של טכנולוגיית חיפוי הלייזר על ידי כל מגזרי החברה. לכן, על מנת להגיע ליישום תעשייתי מקיף של טכנולוגיית חיפוי לייזר, עלינו להגביר את הפרסום, להיות מונחים על ידי ביקוש בשוק, להתמקד בפריצת גורמי המפתח המגבילים את הפיתוח ולפתור את הטכנולוגיות המרכזיות הכרוכות ביישומים הנדסיים. אני מאמין שבעתיד הקרוב, תחומי היישום ועוצמת טכנולוגיית חיפוי הלייזר ימשיכו להתרחב.

להלן כמה דוגמאות ליישום לחיפוי לייזר: צפיפות ההספק הממוקדת של קרן הלייזר יכולה להגיע ל-1010~12W/cm2, וקצב הקירור של החומר יכול להגיע עד 1012K/s. מאפיין מקיף זה לא רק מספק הזדמנויות לצמיחה של דיסציפלינות חדשות במדעי החומרים. הוא מספק בסיס חזק וכלי חסר תקדים למימוש חומרים חדשים או משטחים פונקציונליים חדשים. ההיתוך שנוצר על ידי חיפוי לייזר רחוק ממצב שיווי המשקל של תנאי קירור מהירים בשיפועי טמפרטורה גבוהים, וכתוצאה מכך נוצרים מספר רב של תמיסות מוצקות על רוויות, שלבים גרא-יציבים, ואפילו שלבים חדשים במבנה ההתמצקות, אשר אושר על ידי מספר רב של מחקרים. הוא מספק תנאים תרמודינמיים וקינטיים חדשים לייצור שכבות מרוכבות מרוכבות אוטוגניות מחוזקות ב-Situ. יחד עם זאת, הכנת חומרים חדשים בטכנולוגיית חיפוי לייזר מהווה בסיס חשוב לתיקון וייצור מחדש של חלקים כושלים בתנאים קיצוניים וייצור ישיר של חלקי מתכת. הוא זכה לתשומת לב רבה ולמחקר רב-פנים מהקהילה המדעית ומפעלים ברחבי העולם. כיום ניתן להשתמש בטכנולוגיית חיפוי לייזר להכנת חומרים מרוכבים על בסיס ברזל, על בסיס ניקל, על בסיס קובלט, על בסיס אלומיניום, על בסיס טיטניום, על בסיס מגנזיום וחומרים מרוכבים ממטריקס מתכת אחרים. סיווג פונקציונלי: ניתן להכין ציפויים בעלי פונקציות בודדות או מרובות, כגון עמידות בפני שחיקה, עמידות בפני קורוזיה, עמידות בטמפרטורות גבוהות וכו', וכן ציפויים פונקציונליים מיוחדים. מנקודת המבט של מערכת החומרים המהווה את הציפוי, היא התפתחה ממערכת סגסוגת בינארית למערכת מרובת רכיבים. עיצוב הרכב הסגסוגת והרב-פונקציונליות של מערכות מרובות רכיבים הם כיווני פיתוח חשובים להכנת חומרים חדשים על ידי חיפוי לייזר בעתיד. מחקר חדש מראה כי חומרי מתכת מבוססי פלדה שולטים ביישומים ההנדסיים של ארצי. יחד עם זאת, כשלים בחומרי מתכת (כגון קורוזיה, בלאי, עייפות וכו') מתרחשים בעיקר על משטח העבודה של חלקים, ויש לחזק את המשטח. על מנת לעמוד בתנאי השירות של חומר העבודה, שימוש בחתיכות גדולות של חומרים מרוכבים על בסיס פלדה מחוזקים על בסיס חלקיקים שנוצרו במקום, לא רק מבזבז חומר אלא גם יקר מאוד. לעומת זאת, כאשר בוחנים את הביו-חומרים הטבעיים מנקודת המבט של הביוניקה, הרכבם צפוף מבחוץ ודליל מבפנים, ותכונותיהם קשות מבחוץ וקשוחות מבפנים. יתרה מזאת, צפיפות-דלה, קשיחות משתנה בשיפוע מבחוץ לפנים. המאפיינים של חומרים ביו טבעיים המבנה המיוחד גורם לו לביצועים מצוינים.

על פי תנאי השירות המיוחדים ודרישות הביצועים של חומרים הנדסיים, קיים צורך דחוף בפיתוח חומרים מרוכבים מתכת מטריצת משטח חדשים עם שילובים חזקים וקשוחים וביצועי שיפוע. לכן, שימוש בחיפוי לייזר להכנת שיפוע פונקציונלי במקום המופק על ידי חלקיקים מרוכבים מטריצת מתכת מחוזקים מתכתיים המחוברים מתכתית למצע הוא לא רק צורך דחוף לפרקטיקה הנדסית אלא גם מגמה בלתי נמנעת בפיתוח טכנולוגיית שינוי פני השטח בלייזר . דווח כי טכנולוגיית חיפוי הלייזר מכינה במקום חומרים מרוכבים מטריצת מתכת מחוזקים אוטוגניים עם חלקיקים וחומרים מדורגים פונקציונלית, אך רובם נשארים בשלב של ניתוח מבנה וביצועים, בקרה על פרמטרי תהליך, גודל, מרווח ויחס נפח של שלב החיזוק זה עדיין לא הגיע לרמה ניתנת לשליטה. פונקציית השיפוע נוצרת באמצעות ציפוי רב שכבתי, ויש בהכרח בעיה של התקשרות ממשק חלשה בין שכבות. יש עוד דרך ארוכה לפני המעשיות. שימוש בטכנולוגיית חיפוי לייזר להכנת חומרים מרוכבים משטחים על בסיס מתכת עם גודל, כמות ופיזור חלקיקים ניתנים לשליטה, חוזק וקשיחות בהתאמה מתאימה, ושילוב פונקציות שיפוע וחיזוק חלקיקים שנוצרים בעצמם במקום הוא כיוון פיתוח חשוב בעתיד. תוכן המחקר כולל:

1. הטכנולוגיה, האמצעים והעקרונות של הרכב חומרי חיפוי, עיצוב מבנה וביצועים וטכנולוגיית הבקרה ליישום תהליך.
2. הקמת מודלים תרמודינמיים וקינטיים עבור משקעים בשלבי חיזוק חלקיקים, צמיחה וחיזוק של חומרים מרוכבים מטריצות מתכת אוטוגניים מחוזקים בחלקיקים, שהוכנו על ידי חיפוי לייזר.
3. מורפולוגיה, מבנה, תפקוד, מבנה, פונקציה וטכנולוגיית תכנון ובקרה ביונית מרוכבת מחוזקת בחלקיקים של גודל, כמות ותפוצה.
4. מחקר על העקרונות, גורמי המפתח ושיטות התהליך של הרכב ציפוי, מבנה ובקרת שיפוע ביצועים.
5. תצפית, בקרה אנליטית ואפיון של ממשקי מאקרו ומיקרו; ניתוח וזיהוי של מאפיינים קונבנציונליים של חומרים מרוכבים מטריצות מתכת מחוזקות במדרגות פונקציונליות, כמו גם התנהגות בלאי ומנגנוני כשל בתנאי עבודה שונים. פריצות דרך בתכני מחקר אלו עשויות לפתור את בעיית חוסר ההתאמה בהתאמה בין ציפוי למצע ונוטה לסדקים, ולקדם את הרחבת תחום היישום של טכנולוגיית חיפוי לייזר.