Tehnologija laserske modifikacije površine legure titana

Lasersko površinsko gašenje uglavnom koristi visokoenergetsku lasersku zraku za ozračivanje površine metala ili legure, a generirani toplinski učinak čini površinu supstrata čvrstim procesom zagrijavanja koji ne prelazi točku taljenja. U isto vrijeme, fazna transformacija je ojačana na metalnoj površini korištenjem prisutnosti izomerne transformacije u materijalu matrice u kombinaciji s laserskim zagrijavanjem i učinkom samohlađenja materijala. Za titanove legure postoje istraživanja na ovom području u zemlji i inozemstvu od početka 20. stoljeća. Dai Zhendong i sur. značajno je poboljšao tvrdoću legure titana TC11 pomoću površinskog skeniranja laserskog kaljenja, a koeficijent trenja mogao se smanjiti na izvorni 0.2 ~ 0,3, a otpornost na habanje povećana je 123 puta, što je znatno poboljšalo svojstva površine legure. Površinsku strukturu i svojstva TC11 legure titana optimizirali su Zhang Hong i sur. Rezultati pokazuju da lasersko kaljenje može očito poboljšati strukturu površine i poboljšati tvrdoću i otpornost na trošenje. Zhang Qi i dr., proučavanjem različitih legura titana obrađenih laserskim samogašenjem i brzim skrućivanjem, potvrdili su da tretman samogaljenjem ne samo da pročišćava zrnastu strukturu legure, već i čini površinski kemijski sastav homogenijim , a omjer segregacije nakon kaljenja može se smanjiti s izvornog stanja od 1,28 na 1,04, a u sloju za kaljenje se ne nalaze rupe, pukotine i drugi nedostaci. Može se dobiti glatka i ujednačena površina legure.

Lasersko površinsko taljenje je metoda za brzo taljenje i skrućivanje površine supstrata zračenjem površine materijala pod zaštitom atmosfere argona, kako bi se poboljšala struktura i poboljšala izvedba materijala. Guo Chun i sur. proveo je tretman laserskim pretaljivanjem na površini legure TC4 laserskom zrakom. Nakon mikroskopskog promatranja, površinska struktura matrice je pročišćena, a svojstva površine kao što su tvrdoća i otpornost na habanje također su značajno poboljšana. Osim toga, neki su istraživači koristili Nd∶YAG laser za ponovno taljenje površine TiNi legure, a metalurška kombinacija sloja obloge i matrice je dobra, može formirati kontinuirani i gust pasivacijski film, a otpornost na koroziju je značajno poboljšana. Laserskim površinskim taljenjem TA2 industrijskog čistog titana, Dai Jingjie vjeruje da je poboljšanje površinske otpornosti na habanje posljedica iskrivljenja rešetke, finog kristalnog ojačanja i dislokacijskog ojačanja uzrokovanog procesom taljenja. Međutim, površinsko taljenje ne poboljšava učinkovitost svih materijala od titanovih legura, a moguće je i pogoršanje njezine učinkovitosti. Rezultati pokazuju da su zrna nastala laserskim površinskim topljenjem legure titana TA15 abnormalno gruba.

Laserski popravak površine može se klasificirati kao grana tehnologije popravka laserskim oblikovanjem, a također je i sinteza tehnologije laserskog oblikovanja i tehnologije laserskog oblaganja, što je daljnja primjena i razvoj u području popravka metalnih dijelova. Površinski defekti titana i titanovih legura mogu se eliminirati korištenjem tehnologije laserskog popravka površine. Pukotine na površini legure titana mogu se zaliječiti laserskim popravkom. Nakon popravka laserom, vrijednost tvrdoće matrice oko modificirane zone se povećava, a krivulja tvrdoće između modificirane zone i zone utjecaja topline je relativno ravna.

Lasersko površinsko legiranje je metoda koja koristi visokoenergetsku lasersku zraku za brzo zagrijavanje i taljenje površine materijala kako bi se pospješila reakcija površinskog legiranja, kako bi se poboljšala površinska svojstva legure, koja se mogu podijeliti na površinsko plinsko legiranje i površinsko legiranje praha.

Plin uveden legiranjem plina uglavnom je N2 ili njegova smjesa, također poznata kao lasersko plinsko nitriranje. To je u atmosferi dušika, korištenje laserske zrake visoke energije za aktiviranje atoma dušika, djelovanje visoke temperature za topljenje površine materijala, aktivni atom dušika i tekuću fazu rastaljenog metala Ti reakcija legiranja, formiranje tvrdog faza TiN.

Lasersko površinsko oblaganje također se može klasificirati kao tehnologija modifikacije površine, osnova je laserskog popravka površine. To je korištenje laserske zrake visoke gustoće energije za dodavanje materijala za oblaganje i površine supstrata zajedno s tehnologijom taljenja, na osnovnoj površini kako bi se formirao materijal za oblaganje i dobra metalurška kombinacija sloja za oblaganje.

Proces laserskog oblaganja popraćen je laserskim legiranjem, ali u usporedbi s jednostavnim laserskim legiranjem, materijal sloja obloge nije u potpunosti pomiješan s matricom do reakcije legiranja, što može bolje odražavati posebna svojstva materijala obloge. Trenutno postoji mnogo sustava materijala koji se koriste za lasersko oblaganje titana i titanovih legura, uključujući C, B, N, Si i Ni. Prema sastavu i svojstvima sloja obloge, pripremljeni premazi se mogu podijeliti na premaze otporne na habanje, premaze otporne na oksidaciju na visokim temperaturama, biološke premaze i premaze toplinske barijere.

5.1 Premaz otporan na habanje

Otpornost na habanje legure titana je loša u usporedbi s drugim svojstvima, tako da se laserska modifikacija površine više fokusira na poboljšanje otpornosti na habanje matrice. Općenito, što je veći sadržaj tvrde faze u premazu otpornom na habanje, to je veća tvrdoća i bolja otpornost na habanje. Postoje mnogi materijali za oblaganje koji mogu poboljšati otpornost na trošenje legura titana, uključujući B, C, Ni, Si, B4C, Cr2C3, TiC, BN, SiC, TiB, TiB2 i Al2O3.

5.2 Antioksidativni premaz

Strukturni dijelovi za inženjerske primjene često su u dugotrajnoj upotrebi u uvjetima visokih temperatura. Kako bi se smanjila ili izbjegla kemijska ili elektrokemijska reakcija između O, S, N i drugih elemenata u visokotemperaturnoj radnoj atmosferi i matrice, gusti visokotemperaturni zaštitni sloj općenito se gradi na površini kako bi se matrica zaštitila od uništeno.

5.3 Premaz toplinske barijere

Radna temperatura u zrakoplovstvu, plinskim turbinskim motorima i drugim okruženjima dosegla je graničnu temperaturu superlegiranih materijala. Toplinska zaštitna prevlaka od legiranih materijala kombinira performanse metalnih materijala s prednostima otpornosti na visoke temperature keramičkih materijala kako bi igrao ulogu toplinske izolacije keramičkih materijala tako da dijelovi mogu normalno raditi u uvjetima visoke temperature.

5.4 Biološki premazi

Bioaktivna prevlaka nanosi se na površinu legure titana tehnologijom laserskog oblaganja, zbog čega implantacija legure titana pokazuje bolju biokompatibilnost.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. je visokotehnološko poduzeće specijalizirano za istraživanje i razvoj, proizvodnju i prodaju automatskog laserskog stroja za oblaganje, brzog laserskog stroja za oblaganje, stroja za lasersko kaljenje, stroja za lasersko zavarivanje i opreme za laserski 3D ispis. Naši proizvodi su isplativi i prodaju se u zemlji i inozemstvu. Ako ste zainteresirani za naše proizvode, kontaktirajte nas na bob@gshenglaser.com.