تقنية تعديل السطح بالليزر لسبائك التيتانيوم

يستخدم تبريد السطح بالليزر بشكل أساسي شعاع ليزر عالي الطاقة لتشعيع سطح المعدن أو السبائك، والتأثير الحراري المتولد يجعل سطح الركيزة يشكل عملية تسخين صلبة لا تتجاوز نقطة الانصهار. وفي الوقت نفسه، يتم تعزيز تحول الطور على السطح المعدني باستخدام وجود التحول الأيزومري في مادة المصفوفة جنبًا إلى جنب مع التسخين بالليزر وتأثير التبريد الذاتي للمادة. بالنسبة لسبائك التيتانيوم، فقد أجريت دراسات في هذا المجال في الداخل والخارج منذ بداية القرن الثاني0. داي تشن دونغ وآخرون. تحسنت بشكل كبير صلابة سبائك التيتانيوم TC11 عن طريق التبريد بالليزر للمسح السطحي، ويمكن تقليل معامل الاحتكاك إلى 0.2 ~ 0.3 الأصلي، وتمت زيادة مقاومة التآكل بمقدار 123 مرة، مما تحسن بشكل كبير خصائص سطح سبيكة. تم تحسين البنية السطحية وخصائص سبائك التيتانيوم TC11 بواسطة Zhang Hong et al. أظهرت النتائج أن التبريد بالليزر يمكن أن يحسن بنية السطح بشكل واضح، ويحسن الصلابة ومقاومة التآكل. أكد تشانغ تشي وآخرون، من خلال دراسة سبائك التيتانيوم المختلفة المعالجة بالتبريد الذاتي بالليزر والتصلب السريع، أن المعالجة بالتبريد الذاتي لا تعمل فقط على تحسين البنية والحبيبات للسبائك، ولكنها أيضًا تجعل التركيب الكيميائي السطحي أكثر تجانسًا. ، ويمكن تقليل نسبة الفصل بعد التبريد من الحالة الأصلية البالغة 1.28 إلى 1.04، ولا يتم العثور على أي ثقوب أو شقوق أو عيوب أخرى في طبقة التبريد. يمكن الحصول على سطح سبيكة أملس وموحد.

إعادة صهر السطح بالليزر هي طريقة لإذابة وتصلب سطح الركيزة بسرعة عن طريق إشعاع سطح المادة تحت حماية جو الأرجون، وذلك لتحسين الهيكل وتحسين أداء المادة. قوه تشون وآخرون. تم إجراء معالجة إعادة الصهر بالليزر على سطح سبيكة TC4 بواسطة شعاع الليزر. بعد المراقبة المجهرية، تم تحسين البنية السطحية للمصفوفة، كما تم تحسين خصائص السطح مثل الصلابة ومقاومة التآكل بشكل ملحوظ. بالإضافة إلى ذلك، استخدم بعض الباحثين ليزر Nd∶YAG لإعادة صهر سطح سبيكة TiNi، وتكون طبقة الكسوة والتركيبة المعدنية المصفوفة جيدة، ويمكن أن تشكل فيلم تخميل مستمر وكثيف، ويتم تعزيز مقاومة التآكل بشكل كبير. من خلال معالجة إعادة صهر السطح بالليزر للتيتانيوم النقي الصناعي TA2، يعتقد Dai Jingjie أن تحسين مقاومة التآكل السطحي يرجع إلى تشويه الشبكة، وتقوية البلورات الدقيقة وتقوية الخلع الناتج عن عملية الصهر. ومع ذلك، فإن إعادة الصهر السطحي لا يحسن أداء جميع مواد سبائك التيتانيوم، ومن الممكن أيضًا أن يتدهور أدائها. أظهرت النتائج أن الحبوب المتكونة عن طريق ذوبان سطح سبائك التيتانيوم TA15 بالليزر أصبحت خشنة بشكل غير طبيعي.

يمكن تصنيف إصلاح السطح بالليزر على أنه فرع من تكنولوجيا إصلاح التشكيل بالليزر، وهو أيضًا عبارة عن توليفة من تقنية التشكيل بالليزر وتقنية الكسوة بالليزر، وهو تطبيق وتطوير إضافي في مجال إصلاح الأجزاء المعدنية. يمكن القضاء على العيوب السطحية للتيتانيوم وسبائك التيتانيوم باستخدام تقنية إصلاح السطح بالليزر. يمكن معالجة الشقوق الموجودة على سطح سبائك التيتانيوم عن طريق الإصلاح بالليزر. بعد الإصلاح بالليزر، تزداد قيمة صلابة المصفوفة حول المنطقة المعدلة، ويكون منحنى الصلابة بين المنطقة المعدلة والمنطقة المتأثرة بالحرارة مسطحًا نسبيًا.

صناعة السبائك السطحية بالليزر هي طريقة تستخدم شعاع الليزر عالي الطاقة لتسخين وإذابة سطح المادة بسرعة لتعزيز تفاعل صناعة السبائك السطحية، وذلك لتحسين الخصائص السطحية للسبائك، والتي يمكن تقسيمها إلى صناعة السبائك الغازية السطحية و سبائك مسحوق السطح.

الغاز الناتج عن صناعة السبائك الغازية هو بشكل أساسي N2 أو خليطه، المعروف أيضًا باسم نيترة غاز الليزر. إنه في جو من النيتروجين، واستخدام شعاع الليزر عالي الطاقة لتنشيط ذرات النيتروجين، وعمل درجة حرارة عالية لإذابة سطح المادة، وذرة N النشطة والمرحلة السائلة لتفاعل سبائك Ti في حوض السباحة المعدني المنصهر، مما يشكل مادة صلبة المرحلة تين.

يمكن أيضًا تصنيف تكسية الأسطح بالليزر على أنها تقنية تعديل السطح، وهي أساس إصلاح الأسطح بالليزر. إنه استخدام شعاع الليزر عالي الكثافة للطاقة لإضافة مادة الكسوة وسطح الركيزة معًا تكنولوجيا الذوبان، على السطح الأساسي لتشكيل مادة الكسوة والتركيبة المعدنية الجيدة للركيزة من طبقة الكسوة.

تكون عملية الكسوة بالليزر مصحوبة بسبائك بالليزر، ولكن بالمقارنة مع صناعة السبائك بالليزر البسيطة، فإن مادة طبقة الكسوة لا يتم خلطها بالكامل مع المصفوفة لتفاعل صناعة السبائك، مما قد يعكس بشكل أفضل الخصائص الخاصة لمواد الكسوة. في الوقت الحاضر، هناك العديد من أنظمة المواد المستخدمة لتكسية التيتانيوم وسبائك التيتانيوم بالليزر، بما في ذلك C وB وN وSi وNi. وفقًا لتكوين وخصائص طبقة الكسوة، يمكن تقسيم الطلاءات المحضرة إلى طلاءات مقاومة للتآكل، وطلاءات مقاومة للأكسدة عالية الحرارة، وطلاءات بيولوجية، وطلاءات عازلة للحرارة.

5.1 طلاء مقاوم للاهتراء

مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم ضعيفة مقارنة بالخصائص الأخرى، لذلك يركز تعديل السطح بالليزر بشكل أكبر على تحسين مقاومة التآكل للمصفوفة. بشكل عام، كلما زاد محتوى الطور الصلب في الطلاء المقاوم للتآكل، زادت الصلابة وكانت مقاومة التآكل أفضل. هناك العديد من مواد الكسوة التي يمكنها تحسين مقاومة التآكل لسبائك التيتانيوم، بما في ذلك B وC وNi وSi وB4C وCr2C3 وTiC وBN وSiC وTiB وTiB2 وAl2O3.

5.2 طلاء مضاد للأكسدة

غالبًا ما تكون الأجزاء الهيكلية للتطبيقات الهندسية في خدمة طويلة الأجل في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة. من أجل تقليل أو تجنب التفاعل الكيميائي أو الكهروكيميائي بين O وS وN والعناصر الأخرى في جو العمل ذو درجة الحرارة العالية والمصفوفة، يتم إنشاء طبقة واقية كثيفة ذات درجة حرارة عالية بشكل عام على السطح لحماية المصفوفة من التعرض دمرت.

5.3 طلاء الحاجز الحراري

وصلت درجة حرارة التشغيل في الفضاء الجوي ومحركات توربينات الغاز والبيئات الأخرى إلى درجة الحرارة القصوى للمواد فائقة السبائك. يجمع طلاء الحاجز الحراري لمواد السبائك بين أداء المواد المعدنية ومزايا مقاومة درجات الحرارة العالية للمواد الخزفية لتلعب دور العزل الحراري للمواد الخزفية بحيث يمكن للأجزاء أن تعمل بشكل طبيعي في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة.

5.4 الطلاءات البيولوجية

يتم ترسيب طبقة نشطة بيولوجيًا على سطح سبائك التيتانيوم بواسطة تقنية الكسوة بالليزر، مما يجعل غرس سبائك التيتانيوم يظهر توافقًا حيويًا أفضل.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا على bob@gshenglaser.com.