レーザークラッディングは、新しいタイプのコーティング技術です。光、力学、電気、材料、検出、制御を含むハイテク技術です。高度なレーザー製造技術を支える重要な技術であり、従来の製造方法では解決できない問題を解決できます。これは国が支援し推進しているハイテク技術です。現在、レーザークラッド技術は、新しい材料の調製、金属部品の迅速かつ直接的な製造、および故障した金属部品の環境に優しい再製造のための重要な手段の 1 つとなっています。航空、石油、自動車、機械製造、造船、金型製造など幅広く使用されております。そして他の産業。レーザークラッディング技術の工業化を促進するために、世界中の研究者がレーザークラッディングに関わる主要技術について体系的な研究を実施し、大きな進歩を遂げてきました。レーザークラッディング技術とその新しい応用例を紹介する国内外の研究論文、会議論文、特許が多数あります。これには、レーザークラッディング装置、材料、プロセス、監視と制御、品質検査、プロセスシミュレーションとシミュレーションなどが含まれます。これまでのところ、レーザークラッディング技術は産業的に大規模に適用することはできません。その理由を分析すると、政府による要因、レーザークラッド技術自体の成熟度の限界、社会各層によるレーザークラッド技術の認知度などが考えられます。したがって、レーザークラッド技術の包括的な産業応用を達成するには、宣伝を強化し、市場の需要に導かれ、開発を制限する主要な要因を打破することに焦点を当て、エンジニアリング応用に関連する主要な技術を解決する必要があります。近い将来、レーザークラッド技術の応用分野と強度はさらに拡大すると信じています。

レーザークラッディングの応用例をいくつか紹介します。レーザービームの集束出力密度は 1010 ～ 12W/cm2 に達し、材料の冷却速度は 1012K/s にも達します。この包括的な特徴は、材料科学における新しい分野の成長の機会を提供するだけではありません。これは、新しい材料や新しい機能的な表面を実現するための強力な基盤と前例のないツールを提供します。レーザークラッディングによって作成された溶融物は、高温勾配下での急速冷却条件の平衡状態から遠く離れており、その結果、凝固構造内に多数の過飽和固溶体、準安定相、さらには新しい相が形成されます。多くの研究によって確認されています。これは、機能的に傾斜したその場での自生粒子強化複合層を製造するための新しい熱力学および速度論的条件を提供します。同時に、レーザークラッディング技術による新しい材料の準備は、極端な条件下での故障部品の修理と再製造、および金属部品の直接製造のための重要な基盤です。世界中の科学界や企業から大きな注目と多面的な研究を受けています。現在、レーザークラッディング技術を使用して、鉄ベース、ニッケルベース、コバルトベース、アルミニウムベース、チタンベース、マグネシウムベース、およびその他の金属マトリックス複合材料を製造できます。機能別に分類: 耐摩耗性、耐食性、耐高温性などの単一または複数の機能を備えたコーティングや、特殊な機能性コーティングを調製できます。コーティングを構成する材料系の観点から見ると、二元合金系から多成分系へと発展してきました。合金組成設計と多成分系の多機能性は、将来のレーザークラッディングによる新材料の調製にとって重要な開発方向です。新しい研究によると、鉄鋼ベースの金属材料が我が国の工学用途の大半を占めていることがわかりました。同時に、金属材料の破損 (腐食、摩耗、疲労など) は主に部品の作業面で発生するため、表面を強化する必要があります。ワークピースの使用条件を満たすために、その場で自己生成される粒子強化鋼ベースの複合材料の大きな部分を使用すると、材料が無駄になるだけでなく、非常にコストがかかります。一方、天然の生体材料をバイオニクスの観点から見ると、その組成は外側が緻密で内側が疎であり、外側は硬く内側は強靭な性質を持っています。また、密度が疎で硬い靭性が外側から内側に向​​かって勾配を持って変化します。天然生体材料の特性 特殊な構造により優れた性能を発揮します。

エンジニアリング材料の特別な使用条件と性能要件に従って、強力で強靱な組み合わせと勾配性能を備えた新しい表面金属マトリックス複合材料を開発することが緊急に必要とされています。したがって、レーザークラッディングを使用して、基板に冶金学的に接合された、その場で勾配機能を備えた自己生成粒子強化金属マトリックス複合材料を調製することは、工学的実践において緊急の必要性があるだけでなく、レーザー表面改質技術の開発における避けられない傾向でもあります。 。レーザークラッディング技術は、その場で自生粒子強化金属マトリックス複合材料や傾斜機能材料を調製できると報告されていますが、それらのほとんどは、構造と性能の解析、プロセスパラメータ、サイズ、間隔、体積比の制御の段階にとどまっています。強化段階 まだ制御可能なレベルに達していません。傾斜機能は多層コーティングによって形成されるため、層間の界面結合が弱いという問題が避けられません。実用化までの道のりはまだまだ長い。レーザークラッディング技術を使用して、制御可能な粒子サイズ、量、分布、適切に調整された強度と靱性を備えた金属ベースの表面複合材料を調製し、勾配機能とその場で自己生成する粒子強化を統合することは、将来の重要な開発方向です。研究内容は次のとおりです。

1. 被覆材の組成、構造および性能設計の技術、手段および原理、およびプロセス実装のための制御技術。
2. レーザークラッディングによって調製された機能的に傾斜した自己粒子強化金属マトリックス複合材料の粒子強化相の析出、成長および強化のための熱力学および速度論モデルの確立。
3. 粒子強化相の形態、構造、機能、複合バイオニック設計とサイズ、量、分布の制御技術。
4. コーティング組成、構造および性能勾配制御の原理、重要な要素およびプロセス方法に関する研究。
5. マクロおよびミクロ界面の観察、分析制御、および特性評価。機能的に段階的にその場で粒子強化された金属マトリックス複合材料の従来の特性の分析と検出、およびさまざまな作業条件下での摩耗挙動と破損メカニズムの分析と検出。これらの研究内容のブレークスルーは、コーティングと基材の適合性の不一致やクラックの発生しやすい問題を解決し、レーザークラッディング技術の応用分野の拡大を促進する可能性があります。