1. تصلب السطح بالليزر
يستخدم تصلب 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 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 على تحسين البنية الحبيبية للسبائك فحسب، بل تجعل التركيب الكيميائي السطحي أكثر تجانسًا أيضًا. ، ويمكن تقليل نسبة الفصل بعد التبريد من الحالة الأصلية البالغة 1.28 إلى 1.04، ولا توجد ثقوب أو شقوق أو عيوب أخرى في طبقة التبريد. يمكن الحصول على سطح سبيكة أملس وموحد.
2. إعادة ذوبان السطح بالليزر
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، وكانت طبقة الكسوة والتركيبة المعدنية المصفوفة جيدة، ويمكن أن تشكل فيلم تخميل مستمر وكثيف، كما تم 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 الذوبان. 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. بعد معالجة ذوبان السطح بالليزر لسبائك TiZr، وجد Xu Bo أن البنية المجهرية لمنطقة إعادة الصهر الساخنة كانت عبارة عن حبيبات رقائق خشنة، وكانت الصلابة الدقيقة للمنطقة المعدلة أقل من تلك الموجودة في المصفوفة، ولم تتحسن مقاومة التآكل بشكل ملحوظ.
3. إصلاح الأسطح بالليزر
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. دينغ ديوي وآخرون. التحقق من أن الإصلاح بالليزر يمكن أن يعالج الشقوق الموجودة على سطح سبائك التيتانيوم. بعد معالجة الإصلاح بالليزر، زادت قيمة صلابة المصفوفة حول المنطقة المعدلة، وكان منحنى تغيير الصلابة بين المنطقة المعدلة والمنطقة المتأثرة بالحرارة مسطحًا نسبيًا. قونغ شينيونغ وآخرون. تم استخدام المسح المستمر بالليزر لإصلاح المكره المصنوع من سبائك التيتانيوم TC11 عن طريق الذوبان والترسيب بالليزر، وتحققت التجربة من أن أداء المكره كان سليمًا وتم تحقيق الإصلاح المثالي للأجزاء. كوي أييونغ وآخرون. الحصول على طبقة تكسية Cr2O3/Ti بدون شقوق داخلية على سطح سبيكة TC4 من خلال تقنية إصلاح الكسوة بالليزر. سطح الطبقة المعدلة أملس وله ترابط معدني جيد مع الركيزة، وبالتالي تحقيق إصلاح الليزر للأجزاء التالفة من شفرات الضاغط.
4. صناعة السبائك السطحية بالليزر
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 الحرارة العالية لإذابة سطح المادة، وذرة N النشطة والمرحلة السائلة لتفاعل سبائك Ti في حوض السباحة المعدني المنصهر، مما يشكل أ المرحلة الصعبة TiN بعد معالجة نيترة الغاز بالليزر للتيتانيوم النقي TA2 باستخدام ليزر Nd∶YAG، قام Wang Pei et al. وجد أن معامل الاحتكاك على سطح المادة كان حوالي 0.22، والذي كان حوالي 1/4 من المصفوفة، وتحسنت مقاومة التآكل بشكل كبير. في الوقت نفسه، كلما كان توزيع منطقة النيترة المعززة أكثر كثافة، كلما كان معامل الاحتكاك أصغر وكانت مقاومة التآكل أفضل. يوضح منحنى توزيع الصلابة الدقيقة الممتد من سطح النيترة إلى المصفوفة أن نيترة الغاز بالليزر يمكن أن تحسن صلابة سطح سبائك التيتانيوم.
إن صناعة سبائك مسحوق سطح الليزر هي استخدام طاقة الليزر العالية وخصائص التسخين السريع، بحيث يتم تصلب سطح الركيزة وتفاعل ذوبان مسحوق السبائك المضافة، وتشكيل مادة ركيزة تعتمد على طبقة السبائك السطحية. قه شياولان وآخرون. استخدم شعاع ليزر عالي الطاقة لسبيكة سطح سبيكة TC4 مع مسحوق مختلط Ti وAl وNb لإنتاج طلاء سبائك TiAlNb. أظهرت صلابة طلاء السبائك انتقالًا لطيفًا على طول اتجاه عمق الطلاء، وازدادت تدريجيًا من الداخل إلى الخارج. كان متوسط صلابة الطلاء أعلى بكثير من مصفوفة TC4، وتم تقليل معامل الاحتكاك، وكانت مقاومة التآكل أعلى بحوالي 3 مرات من مقاومة المصفوفة. ليو تشينغ هوى وآخرون. مسحوق عنصري Ti/Si/C مطلي بمسحوق مختلط على سطح سبيكة TC4، ويستخدم تقنية صناعة السبائك بالليزر لتوليد طلاء سبيكة على سطح المصفوفة. لقد وجد أن طلاء السبائك يتكون من مركبات Ti وSi وC. متوسط الصلابة الدقيقة للطلاء أعلى بنسبة 80% من الركيزة، ومتوسط معامل الاحتكاك للطلاء حوالي 0.38، وهو أقل بحوالي 16% من الركيزة. تم تحسين صلابة السطح ومقاومة التآكل بشكل ملحوظ.
5. تكسية الأسطح بالليزر
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 إلى سطح الركيزة، لتشكيل مادة الكسوة والركيزة المعدنية الجيدة لطبقة الكسوة على سطح الركيزة. يظهر الرسم التخطيطي لعملية الكسوة في الشكل التالي.
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 ذات درجات الحرارة العالية، 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. باستخدام المساحيق المركبة NiCr/Cr3C2 وWS2 كمواد خام، قام Wu Shaohua وآخرون بدراسة تحسين مقاومة التآكل للطبقات المركبة NiCr/Cr3C2 من خلال مقارنة تكسية الليزر بكميات مختلفة من WS2. أظهرت النتائج أن الطلاء المركب يتمتع بأفضل مقاومة للتآكل عند إضافة 20% من WS2 إلى مادة الكسوة. أظهرت النتائج أن الكمية المناسبة من WS2 يمكن أن تشكل مرحلة تشحيم ذاتي، ومن ثم تظهر خصائص جيدة ضد التآكل والاحتكاك. صن رونجلو وآخرون. استخدام الليزر لإجراء تجارب الكسوة بالليزر على سطح عينات TC4. تم استخدام مساحيق مختلطة Ni و MoS2 كمواد طلاء. أثناء عملية الكسوة، حدثت تفاعلات معدنية بين الطبقة السطحية للعينة والمساحيق المختلطة والمساحيق المختلطة، وتم خلط جزيئات CrxSy الكروية بشكل موحد في التشعبات التغصنية لطبقة الكسوة. يتم تقليل معامل الاحتكاك بينما يتم تحسين مقاومة التآكل. ليو وآخرون. تم اختيار مسحوق سبائك Co الأساسي كمواد تكسية وتم الحصول على طلاء مركب من قاعدة الكوبالت مع مراحل شجيرية وحبيبية دقيقة معززة بواسطة تقنية الكسوة بالليزر. تم قياس مقاومة التآكل للمصفوفة وطبقة الكسوة بواسطة آلة اختبار التآكل، وتبين أن معدل تآكل طبقة الكسوة كان 1/12 فقط من المصفوفة، وتم تحسين مقاومة التآكل بشكل ملحوظ. ونغ وآخرون. الكسوة بالليزر TiN ومسحوق مختلط قائم على سطح سبيكة TC4، أظهرت النتائج أن المركبات المعدنية Co/Ti ذات مقاومة التآكل الممتازة ومرحلة تقوية التشتت يمكن تشكيلها على طبقة الكسوة، كما أن مقاومة التآكل للطلاء المركب سوف تتشكل على سطح سبيكة TC4. يمكن تحسينه بشكل أكبر مع زيادة إضافة مسحوق TiN.
5.2 طلاء مقاوم 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. يو بنغتشنغ وآخرون. تم استخدام تقنية الكسوة بالليزر لتحضير الطلاءات المركبة على سطح سبيكة TC4 مع مسحوق سبائك NiCr-Al-Si كمواد تكسية. تم خلط طبقات الكسوة ذات البنية الكثيفة المستمرة بشكل موحد مع Al2O3، NiO، TiO2، NiCr2O4 ومركبات أخرى بهذه الطريقة. أظهرت النتائج التجريبية أن مقاومة الأكسدة لدرجات الحرارة العالية للطلاء أعلى بنسبة 7 إلى 9 مرات من مقاومة الركيزة. ليو وآخرون. الكسوة بالليزر مسحوق TiN + Ti3Al مختلط على سطح سبيكة TC4، ويتم تحضير طلاء مركب يتكون من مراحل مختلطة -Ti وTiN وAl2O3 وTiO2. لقد أجروا اختبارات الأكسدة متساوية الحرارة عند 600 و 800 درجة على التوالي. أظهرت النتائج التجريبية أن الطلاء المركب يتمتع بمقاومة أكسدة أفضل لدرجات الحرارة العالية مقارنة بمصفوفة سبائك التيتانيوم.
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 العالية. شان شياو هاو وآخرون. استخدمت تقنية الكسوة بالليزر لتحضير طلاء حاجز حراري عالي الحرارة عن طريق خلط مساحيق Nb وAl وTi، ووجدت أن مقاومة الأكسدة لدرجات الحرارة العالية للطلاء كانت مرتبطة بدرجة فصل Ti ومحتوى مركبات Nb2Al في السبائك. عندما يكون الجزء الكتلي لـ Ti 15.18% بالوزن، تكون درجة فصل Ti في السبيكة هي الأدنى، وتكون مقاومة أكسدة الطلاء هي الأفضل. في ضوء حقيقة أن TiO2 المسامي السائب هو السبب الرئيسي لضعف مقاومة الأكسدة لسبائك TC4، Xu Jiangning et al. الكسوة بالليزر مسحوق NiCrNiSi المختلط على سطحه. تظهر النتائج التجريبية أن طبقة الأكسيد المكونة من Al2O3 وNiO الكثيفة المستمرة يمكن أن تمنع بشكل فعال تآكل ذرات الأكسجين على المصفوفة، ويمكن تعزيز مقاومة الأكسدة بشكل كبير.
5.4 الطلاء الحيوي
يتم ترسيب طبقة نشطة بيولوجيًا على سطح سبائك التيتانيوم بواسطة تقنية الكسوة بالليزر، مما يجعل غرس سبائك التيتانيوم يظهر توافقًا حيويًا أفضل. لي فوكوان وآخرون. المغلفة بالطلاء البيولوجي هيدروكسيباتيت على سطح TC4. يتكون تحليل الطور للطلاء بشكل أساسي من مراحل خزفية صلبة مثل -Ti وTi3P وTiO وCaTiO3، وكان مزيج السيراميك جيدًا، وكان السطح موحدًا وناعمًا، وكانت مقاومة التآكل وقابلية التبلل البيولوجي جيدة. بالإضافة إلى ذلك، من أجل التأكد من أن مصفوفة سبائك التيتانيوم تشكل طبقة موحدة ومسطحة مع طلاء بيولوجي قوي للترابط المعدني، من خلال طلاء متدرج وتكسية متعددة، لمنع هيكل الطلاء، طفرة الإجهاد لتقليل الضغط الداخلي. شي لي وآخرون. مطلي بـ HA نقي، وطلاءات متدرجة HA وHA مختلطة على سطح TC4، ووجد في التجارب المقارنة أن طلاء التدرج HA أظهر أداءً ممتازًا أكثر، مع قوة ربط عالية للركيزة، ونسبة Ga / P أقرب إلى العظام الطبيعية، المقابلة لـ محتوى HA أعلى ونشاط بيولوجي متفوق.
Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع معدات الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية ومعدات الكسوة بالليزر عالية السرعة ومعدات التبريد بالليزر ومعدات اللحام بالليزر ومعدات الطباعة ثلاثية الأبعاد. تعتبر معدات اللحام بالليزر فعالة من حيث التكلفة ويتم بيعها محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا علىbob@gshenglaser.com.