金屬激光切割機(jī)表面合金化與熔覆

激光表面合金化，即當(dāng)激光束掃描添加了金屬或合金粉末的工件表面時(shí)，工件表面和添加元素同時(shí)熔化；而當(dāng)激光束撤出后，熔池很快凝固而形成一種類似極冷金屬的晶體組織，形成具有某種特殊性能的新的合金層。激光表面合金化所需的激光功率密度比激光相變硬化所需的高得多。激光和進(jìn)化的深度由激光功率密度和工件移動(dòng)速度決定。

激光表面熔覆的工藝過程與激光表面合金化的相似，但卻有原則上的區(qū)別：激光熔覆不是把基體上的熔融金屬作為溶劑，而是將另行配置的合金粉末熔化，使其成為熔覆層的主體合金，同時(shí)基體合金也有一薄層熔化，與之結(jié)合。激光熔覆層合金體系，具備基體所沒有的高性能，從而擴(kuò)展了金屬表面強(qiáng)化技術(shù)。

在激光加工技術(shù)中，諸如激光熔覆，激光表面合金化以及激光表面非晶化等工藝過程均伴隨有傳質(zhì)過程。傳質(zhì)是指物質(zhì)從物體和空間某一位置遷移到另一位置的現(xiàn)象。在激光表面合金化的過程中：
激光作用時(shí)間很短，整個(gè)傳質(zhì)包含激光作用下的傳質(zhì)和激光結(jié)束后熱滯期的傳質(zhì)兩個(gè)階段。顯然，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地偏離了平衡條件，因此由傳質(zhì)產(chǎn)生的溶質(zhì)會(huì)在分布。
傳質(zhì)是在很大溫度梯度下進(jìn)行的。在很大的溫度梯度下，不但溶質(zhì)原子的化學(xué)為出現(xiàn)差值。化學(xué)位差值和濃度梯度都是液體擴(kuò)散傳質(zhì)的推動(dòng)力。
傳質(zhì)過程中有表面張力梯度的作用。當(dāng)激光使材料處于溶體狀態(tài)是，由于溫度梯度和濃度梯度共存，在熔體中將出現(xiàn)表面張力梯度，它將促進(jìn)熔體的對(duì)流與傳質(zhì)。
4.在激光熔覆和表面合金化以及激光焊接過程中都涉及到材料的熔化，故在激光作用下存在傳質(zhì)過程。由于熔體高溫和表面張力梯度效應(yīng)，激光作用下的液相傳質(zhì)具有對(duì)流傳質(zhì)和蒸發(fā)傳質(zhì)的復(fù)合特性。這里將重點(diǎn)說明液相傳質(zhì)中對(duì)流和蒸發(fā)形成的原因。