Laitevalmistusteollisuuden nopean kehityksen myötä monien mekaanisten laitteiden komponenttien vikaantuminen ja romuttaminen ankarissa ja monimutkaisissa ympäristöissä on aiheuttanut valtavia taloudellisia menetyksiä ja monia laitevikoja. On kiireellisesti tutkittava tehokkaita ja vihreitä nousevia valmistustekniikoita uusien laitteiden avainkomponenttien vahvistamiseksi. Vanhentuneiden laitteiden käyttöiän pidentäminen ja uudelleenvalmistus. Keraamisia materiaaleja käytetään usein metalliosien pintasuojauksen lujittavina materiaaleina niiden korkean sulamispisteen, lujuuden, alhaisen lämmönjohtavuuden ja alhaisen lämpölaajenemiskertoimen vuoksi. Keraaminen pinnoite voi parantaa merkittävästi alustan kulutuskestävyyttä, korroosionkestävyyttä ja korkean lämpötilan hapettumisenkestävyyttä, ja sitä käytetään laajalti ilmailu-, petrokemian-, konevalmistus- ja muilla aloilla.
Yleisiä keraamisen pinnoitteen valmistustekniikoita ovat mmlaserpäällyste, korkean lämpötilan itsestään etenevä synteesi, höyrypinnoitus ja lämpösumutus. Niistä korkean lämpötilan itsestään lisääntyvä synteesillä on yksinkertaiset menetelmät, alhainen energiankulutus ja lyhyt tuotantosykli, mutta se vaatii raaka-aineena erittäin puhdasta jauhetta. Se ei sovellu laajamittaiseen tuotantoon, ja reaktioprosessi on nopea ja hankala ohjata tarkasti; höyrypinnoituksella valmistetulla keraamisella pinnoitteella on korkea puhtaus ja hyvä tiheys, mutta laitteet ovat kalliita ja tuotantotehokkuus alhainen; lämpösuihkuttamalla keraamisella pinnoitteella on korkea hyötysuhde ja säädettävä paksuus. Prosessi on yksinkertainen ja sitä voidaan käyttää monimutkaisen muotoisten työkappaleiden ruiskuttamiseen, mutta vikoja, kuten pinnoitehuokosia ja alhainen sidosvoima, on suhteellisen paljon; laserpäällysteen tehokkuus on korkea, ja verhousalue on tarkasti hallittavissa. Keraamisten pinnoitteiden valmistuksessa on suorituskykyä, kustannuksia, ympäristönsuojelua ja muita etuja, mutta valmistetussa keraamisessa pinnoitteessa voi olla myös vikoja, kuten halkeamia ja huokosia.
Laserpinnoitusteknologialla voidaan sulattaa keraamisia materiaaleja niiden vaikeiden käsittelyominaisuuksien voittamiseksi ja korkealaatuisten keraamisten pinnoitteiden valmistamiseksi. Tällä tekniikalla saadulla keraamisella pinnoitteella on erinomaiset mekaaniset, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet, mikä on hyödyllistä pidentää osien käyttöikää, vähentää kustannuksia ja vähentää resurssien hukkaa. Pintojen vahvistaminen ja uudelleenvalmistus on tärkeä vihreän valmistuksen suunta ja tehokas tapa saavuttaa energiansäästöä ja päästöjen vähentämistä sekä edistää kestävää taloudellista ja sosiaalista kehitystä. Laserpinnoitusteknologian jatkuvan kehityksen ja verhouslaitteiden vaihtamisen myötä keraamisten pinnoitteiden valmistus laserpinnoituksella voi vahvistaa osien pintaa monimutkaisissa ympäristöissä ja pidentää uudelleenvalmistuksen käyttöikää, mikä on linjassa kestävän kehityksen strategian ajatuksen kanssa. maan mukaan. "Made in China 2025" -kehityssuunnitelma lähestyy ja lähestyy. Laserpäällysteinen keraaminen pinnoite uusiovalmistukseen kuuluu edistyneen lisäainevalmistuksen ja vihreän valmistuksen luokkaan ja toteuttaa tehokkaasti "14. viisivuotiskauden" uusiutuvien resurssien kehittämissuunnitelman.
1 Laserpäällysteinen keraaminen pinnoite
Laserpäällysteiset keraamiset pinnoitteet pinnan vahvistamiseen ja uudelleenvalmistukseen voidaan jakaa komposiittikeraamisiin pinnoitteisiin, metallikeraamikomposiittipinnoitteisiin, laserin situ synteettisiin keraamisiin pinnoitteisiin ja nanokomposiittikeramiikkaan materiaalikoostumuksen ja muodostusmekanismin pinnoitteen mukaan.
- Komposiittikeraaminen pinnoite: Tutkijat ovat kehittäneet erilaisia eutektisia laserpäällysteisiä keraamisia komposiittipinnoitteita, jotka koostuvat nitrideistä, borideista, karbideista ja oksideista. Näillä monikomponenttikeramiikasta koostuvilla komposiittimateriaaleilla on korkea keskinäinen liukoisuus ja affiniteetti komponenttien välillä, mikä voi tehokkaasti vähentää keraamisen faasin raekokoa, parantaa pinnoitteen lujuutta ja sitkeyttä ja tehdä pinnoitteesta vakaamman kuin yksivaiheiset keraamiset pinnoitteet. Hyvät lämpöfysikaaliset ominaisuudet ja erinomaiset ominaisuudet, kuten kulutus- ja korroosionkestävyys.
- Metallikeraaminen komposiittipinnoite: Metallikeraaminen komposiittipinnoite on keraamisen faasin (vahvistusfaasi) ja metallin tai lejeeringin (sidosfaasi) yhdistelmä, jotta se voi saavuttaa metallimateriaalien hyvän kostuvuuden ja keraamisen faasin huomattavan kovuuden, kulutuskestävyyden, ja korroosionkestävyys. Laserpinnoitusprosessin aikana tapahtuva nopea kuumeneminen ja jähmettyminen jalostaa metallikeraamisen komposiittipinnoitteen rakeita ja jakaa tulenkestävän keraamisen vahvistusfaasin tasaisesti sideainefaasissa olevaan pinnoitteeseen, mikä lisää pinnoitteen lujuutta. , saavuttaa metallien ja keramiikan erinomaisten ominaisuuksien vaikutus.
- Keraamisten pinnoitteiden synteesi in situ: Keraamisten pinnoitteiden synteesi in situ muodostaa keraamifaasihiukkasia lisäämällä erilaisia alkuainejauheita korkean lämpötilan olosuhteissa, ja reaktion muodostumisen vuoksi keraamiset hiukkaset ydintyvät ja kasvavat spontaanisti, joten jakautuminen on tasainen, tiivis rakenne, parannettu rajapintasidonta ja merkittävästi pienempi suorituskyvyn menetys, voittaa huonon rajapinnan sidostuksen, hiukkasten aggregoitumisen, halkeamien ja muut viat, joita esiintyy keraamisten faasien suorassa lisäämisessä.
Laserpäällysteisillä keraamisilla pinnoitteilla on poikkeuksellisia etuja uusien tuotteiden pinnan modifioinnissa tai vaurioituneiden osien uudelleenvalmistuksessa, mutta keraamisten pinnoitteiden valmistuksessa esiintyy myös yleisiä vikoja, kuten huokoset, elementtien erottuminen ja halkeamat. Laserpinnoitettujen pinnoitteiden periaatteiden ja ominaisuuksien perusteella tutkijat optimoivat keraamisten pinnoitteiden laatua laserpinnoitusprosessin parametrien, pinnoitteen rakenteen, pinnoitemateriaalijärjestelmän ja erilaisten prosessi-avusteisten muovausten näkökulmasta.
2 Laserpäällysteisen keraamisen pinnoitteen levityssuunta
Viime vuosina teollisuudenalat, kuten koneiden valmistus, kuljetus, ilmailu, petrokemianteollisuus ja biolääketiede, ovat asettaneet korkeampia vaatimuksia työkappaleiden kantokyvylle ja väsymiskestolle. Eri työolosuhteissa esiintyviin ongelmiin tähtäävät tutkijat käyttivät laserpäällysteen pinnanvahvistus- ja uudelleenvalmistuskorjausteknologiaa valmistellakseen sarjan toiminnallisia pinnoitteita työkappaleiden vioittumiseen. Keraamisten materiaalien eri toimintojen mukaan laserpinnoituksella valmistetut keraamiset funktionaaliset pinnoitteet voidaan jakaa karkeasti neljään tyyppiin:
- Laserpäällysteiden korroosionkestävät keraamiset pinnoitteet, materiaalit ankarissa korroosioympäristöissä (kuten offshore-öljy, maakaasun porausalustat, vesivoimalaitokset, kemiantehtaat, kaivokset jne.) on vahvistettava työkappaleen pintaa ja valmistettava uudelleen vaurioituneet osat eroosion estämiseksi. vauriot, Korroosionkestävät pinnoitteet voivat pidentää laitteiden käyttöikää ja vähentää huoltokustannuksia;
- Laserverhouksen kulutusta kestävä keraaminen pinnoite, kuluminen on monien teknisten materiaalien yleisin vikatila, kitka ja kuluminen ankarissa työolosuhteissa (raskas kuorma, korkea lämpötila, suuri nopeus jne.) lyhentävät työkappaleen käyttöikää. Tutkijat parantavat työkappaleiden kovuutta ja kulutuskestävyyttä valmistamalla keraamisia pinnoitteita, joilla on erinomaiset kulumisen ja kitkan ominaisuudet, mikä pidentää käyttöikää;
- Laserpäällysteinen lämpösulkukeraaminen pinnoite, lämpösulkupinnoite korkean lämpötilan, hapettumisen ja korroosionkestävän keraamisen materiaalin päällystämiseksi alustalle, jotta substraatti eristetään ulkoisesta kuumasta kaasusta, mikä suojaa osia korroosiolta, hapettumiselta, lämpösuojakerros parantaa alustan suorituskykyä ja pidentää osien käyttöikää. Tätä pinnoitetta on käytetty useilla tekniikan aloilla, mukaan lukien polttomoottorit, suihkumoottoreiden kaasuturbiinien siivet, lämpökemialliset jälkikäsittelylaitteet jne.
3 Näkymät
- Uusien keraamisten pinnoitemateriaalien suunnittelu. Koska laitteiden käyttöolosuhteet muuttuvat yhä ankarammiksi ja keraamisten materiaalien ja metallimateriaalien ominaisuudet ovat melko erilaiset, on välttämätöntä uudistaa pinnoitemateriaalien suunnitteluideoita ja ottaa käyttöön materiaalisuunnittelua ja suorituskyvyn todentamista, kuten ensisijaisia laskelmia ja korkealaatuisia suorituskyvyn testit. menetelmä pinnoitemateriaalien saavuttamiseksi, joilla on useita erinomaisia ominaisuuksia samanaikaisesti, esimerkiksi MAX-faasikeramiikan ja metallien yhdistelmällä voidaan saada kulutusta kestäviä, korkeita lämpötiloja kestäviä, vahvoja ja sitkeitä pinnoitteita; itsevoitelevat korkean johtavuuden keraamiset materiaalit ja hafnium/zirkonium ultrakorkean lämpötilan keramiikka Ja myös muilla materiaaleilla on tärkeä kehitys- ja käyttöarvo. Materiaalijärjestelmien monimuotoisuus voi laajentaa sen käyttöaluetta ja tarjota enemmän vaihtoehtoja erilaisten työolosuhteiden käyttöön.
- Uuden laserpinnoitusprosessin kehittäminen. Prosessilla on tärkeä vaikutus pinnoitteen makroskooppiseen morfologiaan ja mikrorakenteeseen. Vaikka laserpäällysteen ja ultraäänivärähtelyn, sähkömagneettisen avun, induktiolämmitysavustuksen ja muiden tekniikoiden yhdistelmää on käytetty, kuinka vähentää pinnoitteen pinnan karheutta, parantaa verhouksen muodostustehokkuutta, parantaa väsymisominaisuuksia ja parantaa pintaa. laatu on vielä epäselvä. Pitää tutkia syvällisesti.