Tehnologija laserske modifikacije površine titanove zlitine

Lasersko površinsko kaljenje v glavnem uporablja visokoenergetski laserski žarek za obsevanje površine kovine ali zlitine, zaradi ustvarjenega toplotnega učinka pa površina substrata tvori trdni proces segrevanja, ki ne preseže tališča. Hkrati se fazna transformacija okrepi na kovinski površini z uporabo prisotnosti izomerne transformacije v matričnem materialu v kombinaciji z laserskim segrevanjem in učinkom samohlajenja materiala. Za titanove zlitine potekajo raziskave na tem področju doma in v tujini že od začetka 20. Dai Zhendong et al. znatno izboljšal trdoto titanove zlitine TC11 s pomočjo površinskega skeniranja laserskega kaljenja, njen koeficient trenja pa se je lahko zmanjšal na prvotni 0.2 ~ 0,3, odpornost proti obrabi zaradi frettinga pa se je povečala za 123-krat, kar je močno izboljšalo površinske lastnosti zlitine. Površinsko strukturo in lastnosti titanove zlitine TC11 so optimizirali Zhang Hong et al. Rezultati kažejo, da lahko lasersko kaljenje očitno izboljša strukturo površine ter izboljša trdoto in odpornost proti obrabi. Zhang Qi in drugi so s preučevanjem različnih titanovih zlitin, obdelanih z laserskim samogašenjem in hitrim strjevanjem, potrdili, da samogasilna obdelava ne samo izboljša zrnato strukturo zlitine, ampak tudi naredi površinsko kemično sestavo bolj homogeno , razmerje segregacije po kaljenju pa se lahko zmanjša iz prvotnega stanja 1,28 na 1,04, v sloju za kaljenje pa ni najti lukenj, razpok in drugih napak. Lahko dobite gladko in enakomerno površino zlitine.

Lasersko površinsko taljenje je metoda za hitro taljenje in strjevanje površine substrata z obsevanjem površine materiala pod zaščito atmosfere argona, da se izboljša struktura in izboljša učinkovitost materiala. Guo Chun et al. izvedel obdelavo laserskega pretaljevanja na površini zlitine TC4 z laserskim žarkom. Po mikroskopskem opazovanju je bila površinska struktura matrice prečiščena, površinske lastnosti, kot sta trdota in odpornost proti obrabi, pa so bile prav tako bistveno izboljšane. Poleg tega so nekateri raziskovalci uporabili laser Nd∶YAG za ponovno taljenje površine zlitine TiNi, plast obloge in metalurška kombinacija matrice pa sta dobri, lahko tvorita neprekinjen in gost pasivacijski film, odpornost proti koroziji pa je znatno povečana. Dai Jingjie meni, da je z lasersko površinsko obdelavo čistega industrijskega titana TA2 izboljšana površinska odpornost proti obrabi posledica popačenja rešetke, finih kristalov in dislokacij zaradi procesa taljenja. Vendar površinsko taljenje ne izboljša učinkovitosti vseh materialov iz titanove zlitine, lahko pa se tudi poslabša. Rezultati kažejo, da so zrna, nastala z laserskim površinskim taljenjem titanove zlitine TA15, nenormalno groba.

Lasersko popravilo površin lahko razvrstimo kot vejo tehnologije laserskega oblikovanja popravil in je tudi sinteza tehnologije laserskega oblikovanja in tehnologije laserskega oblaganja, kar je nadaljnja uporaba in razvoj na področju popravila kovinskih delov. Površinske napake titana in titanovih zlitin je mogoče odpraviti z uporabo tehnologije laserskega popravljanja površine. Razpoke na površini titanove zlitine je mogoče zaceliti z laserskim popravilom. Po laserskem popravilu se vrednost trdote matrice okoli spremenjenega območja poveča, krivulja trdote med spremenjenim območjem in območjem, ki ga prizadene toplota, pa je relativno ravna.

Lasersko površinsko legiranje je metoda, ki uporablja visokoenergijski laserski žarek za hitro segrevanje in taljenje površine materiala, da se pospeši reakcija površinskega legiranja, da se izboljšajo površinske lastnosti zlitine, ki jih lahko razdelimo na površinsko plinsko legiranje in površinsko prašno legiranje.

Plin, ki ga uvaja legiranje s plinom, je predvsem N2 ali njegova mešanica, znana tudi kot lasersko plinsko nitriranje. To je v dušikovi atmosferi, uporaba visokoenergetskega laserskega žarka za aktiviranje dušikovih atomov, visokotemperaturno delovanje za taljenje površine materiala, aktivni dušikov atom in tekoča faza kovinske staljene reakcije Ti legiranja, ki tvori trdo faza TiN.

Lasersko površinsko oblogo lahko razvrstimo tudi kot tehnologijo površinske modifikacije, ki je osnova laserskega popravila površin. To je uporaba laserskega žarka visoke energijske gostote za dodajanje materiala obloge in površine substrata skupaj s tehnologijo taljenja, na osnovni površini, da se tvori material obloge in substrat z dobro metalurško kombinacijo plasti obloge.

Postopek laserskega oplaščenja spremlja lasersko legiranje, vendar v primerjavi s preprostim laserskim legiranjem material plasti obloge ni popolnoma pomešan z matriko v reakcijo legiranja, kar lahko bolje odraža posebne lastnosti materiala obloge. Trenutno obstaja veliko sistemov materialov, ki se uporabljajo za lasersko oplaščenje titana in titanovih zlitin, vključno s C, B, N, Si in Ni. Glede na sestavo in lastnosti obloge lahko pripravljene premaze razdelimo na premaze, odporne proti obrabi, premaze, odporne na visoko temperaturno oksidacijo, biološke premaze in premaze s toplotno zaporo.

5.1 Premaz, odporen proti obrabi

Odpornost proti obrabi titanove zlitine je slaba v primerjavi z drugimi lastnostmi, zato se laserska modifikacija površine bolj osredotoča na izboljšanje odpornosti proti obrabi matrice. Na splošno velja, da večja kot je vsebnost trde faze v premazu, odpornem proti obrabi, večja je trdota in boljša je odpornost proti obrabi. Obstaja veliko materialov za obloge, ki lahko izboljšajo odpornost proti obrabi titanovih zlitin, vključno z B, C, Ni, Si, B4C, Cr2C3, TiC, BN, SiC, TiB, TiB2 in Al2O3.

5.2 Antioksidantna prevleka

Strukturni deli za inženirske aplikacije so pogosto v dolgotrajni uporabi v pogojih visoke temperature. Da bi zmanjšali ali preprečili kemično ali elektrokemično reakcijo med O, S, N in drugimi elementi v visokotemperaturni delovni atmosferi in matrico, je na površini običajno izdelana gosta visokotemperaturna zaščitna plast, ki matriko ščiti pred uničeno.

5.3 Toplotna pregrada

Delovna temperatura v letalstvu, plinskoturbinskih motorjih in drugih okoljih je dosegla mejno temperaturo superzlitin. Toplotna zaščitna prevleka iz zlitin združuje zmogljivost kovinskih materialov s prednostmi visokotemperaturne odpornosti keramičnih materialov, da igra vlogo toplotne izolacije keramičnih materialov, tako da lahko deli normalno delujejo v pogojih visoke temperature.

5.4 Biološki premazi

Bioaktivna prevleka je nanesena na površino titanove zlitine s tehnologijo laserske obloge, zaradi česar je implantacija titanove zlitine boljša biokompatibilnost.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko podjetje, specializirano za raziskave in razvoj, proizvodnjo in prodajo avtomatskega laserskega stroja za oblaganje, visokohitrostnega laserskega stroja za oblaganje, laserskega kalilnega stroja, laserskega varilnega stroja in opreme za lasersko 3D tiskanje. Naši izdelki so stroškovno učinkoviti in se prodajajo doma in v tujini. Če vas zanimajo naši izdelki, nas kontaktirajte na bob@gshenglaser.com.