一、工藝參數影響的研究

　　熔覆過程直接決定了再制造成形質量，是激光熔覆技術規模化產業化應用的核心因素。結合激光熔覆再制造在礦山液壓支架立柱中的應用經驗，發現再制造成品的質量控制一般涉及熔覆表面的宏觀質量(無裂紋、砂眼等缺陷)、成形厚度、表面硬度分布等。影響激光熔覆成形質量的幾個關鍵參數是激光功率、焦距、掃描線速度、重疊率和送粉率，其中重疊率與步距設置有關，送粉率與熔覆厚度直接相關，熔覆的有效熱輸入是這些參數綜合的結果。

　　自激光熔覆技術工業化應用以來，研究人員對各種參數對性能和機理的影響做了大量的研究，可以全面涵蓋激光熔覆技術應用中的關鍵影響因素和機理。通過分析國內外激光熔覆技術的研究現狀，指出熔覆參數的類型包括工藝參數、工藝參數和質量參數。

　　按照這種分類方法，激光熔覆的再制造參數可以從激光光源、機床、待熔覆零件基體、粉末和送粉系統等方面細分為:

　　1、激光功率、焦距(光源)和光斑規格。

　　2、機床精度、轉速、熔覆的步進控制(機床)。

　　3、零件的形狀、尺寸和材料特性(零件矩陣)。

　　4、粉末成分、功能和物理性質(粒度分布、流動性、堆積密度、氧含量)。

　　5、送粉率。

　　6、保護氣流大小。

　　這些參數的配合效果首先直接關系到熔覆產品的質量，熔覆層最直觀的宏觀表征如氣孔、砂眼、裂紋，其次是熔覆尺寸、可測量的表面硬度、粗糙度和機械加工后的耐蝕性，以及稀釋率、結合狀況、內部組織結構和缺陷、截面硬度、熱影響區大小等。通過取樣檢測包覆層。

　　技術人員以材料類型、熔覆功率和熔覆掃描速度為影響因素進行正交試驗，研究對結合強度的影響。發現：

　　1、合金粉的種類對結合強度的影響大

　　2、掃描速度，最小的是激光輸出功率

　　45鋼基體表面的激光熔覆層與基體的結合強度大于基體的應力強度。鎳基熔覆層的剪切強度是母材的2到3倍，鐵基熔覆層的剪切強度是母材的5倍以上。使用不同能量密度的高功率激光進行熔覆試驗，并通過中性鹽霧試驗檢驗其耐蝕性。經分析發現，能量密度越高，熔覆層微觀組織差異越大，耐蝕性越差。不同功率密度下，熔覆層中Cr的平均含量無明顯差異，但隨著激光熔覆能量密度的增加，Cr的分布變得更加不均勻，熔覆層的平均硬度越高，耐蝕性越差。

　　二、數值模擬技術

　　先進制造技術的一個重要發展趨勢是工藝設計從經驗判斷轉向定量分析。將數值模擬與人工智能技術相結合，可以用科學模擬代替大量的基本驗證過程，不僅省時省力，而且解決了一些實際操作中難以進行的實驗內容。不可否認，激光熔覆工藝參數的協同過程極其復雜，具有復雜的物理變化、化學變化和動態熱處理特征。定量檢測和分析熔池的瞬態溫度場和成形應力場是很困難的。近年來，許多研究人員將計算機模擬應用于激光熔覆研究，大大簡化了工藝驗證過程，提高了創新技術的開發效率。分析了不同激光功率下的溫度場，得到了距離熔覆層表面1mm處的溫度-時間曲線，減少了實驗量。

　　三、多技術研究

　　為了提高激光熔覆的成形質量，熔覆前預熱、熔覆后熱處理以及各種加工技術的耦合得到了廣泛的研究和應用。激光熔覆后熱處理能有效降低涂層的殘余應力，提高涂層的力學性能。激光重熔利用激光作為熱源快速熔化金屬材料表面，然后自身快速冷卻，在基體組織上獲得重晶格層和淬火層的雙層硬化結構。重新熔化的液相有助于組分的均勻滲透和擴散。研究人員發現激光重熔如同熔化焊接，顯微組織接近連續鑄造。枝晶骨架的生長受到限制，晶粒尺寸減小到原來的1/10左右，枝晶從基部到頂部逐漸等軸化。指出形核速率、溫度梯度和凝固時間對晶粒尺寸和晶粒生長方向起決定性作用。