激光熔覆技术在材料科学和工程专业实验教学中和应用,该文是工程专业有关毕业论文开题报告范文跟实验教学和材料科学和激光熔覆技术相关专科毕业论文范文.
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摘 要：激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层从而显著改善基体材料表面性能的工艺方法.激光熔覆技术可选择的材料种类比较广泛适用面也比较广泛,所以激光熔覆技术广泛应用在材料科学与工程领域.本文主要讲述激光熔覆技术的原理和工程应用,并讲述激光熔覆技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对激光熔覆技术的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测.本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用激光熔覆技术制备涂层的实验课程.
关键词：激光熔覆技术；材料科学与工程专业；实验教学；研究和应用
一、前言
在材料科学与工程专业的本科教学工作中,学生在高年级就开始学习材料科学与工程专业的基础课程和专业课程.其中在材料科学与工程专业课程教学中,在讲述材料的制备工艺方法中讲述过激光熔覆工艺制备和合成复合涂层.激光熔覆工艺是制备金属涂层和复合涂层的主要方法.激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面性能的工艺方法.激光熔覆技术是随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术,激光表面熔敷技术是指在激光束作用下将合金粉末或金属粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面性能的一种表面强化方法.如对钢表面进行碳化钨激光熔覆后硬度显著提高,耐磨损性能显著提高.在钢表面激光熔覆金属合金涂层具有较好的耐磨损性能和耐腐蚀性能.激光熔覆技术可以在廉价金属基体材料上制备出高性能的合金表面而不影响基体材料的性质.在材料科学与工程专业的本科课程教学中,在材料加工工程和材料制备方法中都讲述过激光熔覆技术.此外还可以将激光熔覆技术制备复合涂层作为一项实验教学内容安排学生进行实验使学生认识和了解到激光熔覆技术制备复合涂层的工艺过程.所以激光熔覆工艺制备复合涂层在材料科学与工程专业教学实践中得到广泛的应用.本文主要讲述激光熔覆工艺的原理和工程应用,并讲述激光熔覆工艺在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对激光熔覆工艺的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测.
二、激光熔覆技术的原理和工程应用
激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面性能的工艺方法.激光熔覆技术是指在激光束作用下将金属粉末或合金粉末与基体表面迅速加热并熔化,光束移开后自激冷却形成稀释率极低,并与基体材料呈冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体表面性能的一种表面强化方法.在钢表面激光熔覆金属合金涂层具有较好的耐磨损性能和耐腐蚀性能.激光熔覆技术可以在廉价金属基材上制备出高性能的合金表面而不影响基体的性质,因此对激光熔覆技术的研究及应用都非常重视.高功率固体激光器的研制发展迅速主要用于有色合金表面改性.激光熔覆按熔覆材料的供给方式可分为预置式激光熔覆和同步式激光熔覆.预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位,然后采用激光束辐照扫描熔化,熔覆材料以粉料,丝材,板材的形式加入.同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中,使供料和熔覆同时完成.熔覆材料主要也是以粉末的形式送入有的也采用线材或板材进行同步送料.同步送粉法具有易实现自动化控制,激光能量吸收率高无内部气孔尤其熔覆金属合金,可以显著提高熔覆层的抗开裂性能,使硬质合金相可以在熔覆层内均匀分布等优点.激光熔覆具有冷却速度快,属于快速凝固过程,容易得到细晶组织或产生平衡态所无法得到的新相等.涂层稀释率低并与基体呈牢固的冶金结合或界面扩散结合,通过对激光工艺参数的调整可以获得低稀释率的良好涂层,并且涂层成分和稀释度可控.特别是在低熔点金属表面熔覆高熔点合金熔覆层的厚度范围大.激光熔覆技术已经成功开展了在不锈钢,模具钢等基体表面上的激光熔覆.激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部具有耐磨损性能而且容易变形的零件.镍基合金粉末适用于要求局部具有耐磨损性能,耐热腐蚀性能及抗热疲劳性能的构件.钴基合金粉末适用于要求具有耐磨损性能,耐腐蚀性能及抗热疲劳性能的零件.激光熔覆的应用范围很广泛.同时提高材料的耐磨损性能和耐腐蚀性能,可以采用合金进行激光熔覆.涂层基体中物相成分范围中硬质金属相的存在可保证涂层的耐磨损性能.
三、激光熔覆技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用
激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低,与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基体表面的性能的工艺方法,从而达到表面改性或修复的目的,满足了对材料表面特定性能的要求.激光熔覆具有稀释度小,组织致密,涂层与基体结合好,适合熔覆材料广泛等特点,因此激光熔覆技术应用前景十分广阔.从当前激光熔覆的应用情况来看,其主要应用于对材料的表面改性和对产品的表面修复.另外对关键部件表面通过激光熔覆超耐磨损抗腐蚀合金.对模具表面进行激光熔覆处理不仅提高模具强度还可以降低制造成本.目前应用广泛的激光熔覆材料主要有镍基,钴基,铁基合金.其中以镍基材料应用最多.
在材料科学与工程专业的教学课程中,其中材料加工工程课程和材料制备和合成方法课程中讲述过激光熔覆工艺.激光熔覆工艺是材料表面处理工艺技术.激光熔覆工艺是热加工工艺,激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体成冶金结合的表面涂层,显著改善基体表面性能的工艺方法,从而达到表面改性或修复,满足了对材料表面特定性能的要求.在材料科学与工程专业课程的课堂教学中有些专业课程中对激光熔覆工艺只是作为了解,对于激光熔覆工艺制备复合涂层的具体内容和制备工艺步骤的研究和应用了解很少.所以就需要在材料科学与工程专业的实践教学课程中增加关于激光熔覆工艺制备复合涂层的实验课程.通过激光熔覆工艺制备复合涂层的实践教学活动可以使学生认识和了解激光熔覆工艺制备复合涂层的原理,制备工艺过程以及对经过激光熔覆工艺后得到复合涂层的物相组成,显微结构和力学性能进行研究,使学生通过对金属涂层的制备与研究过程可以加深学生对材料科学与工程专业课程学习的认识和了解.对于本科学生的教学实践课程可以在本科学生的本科专业课程设计和本科毕业设计过程中安排采用激光熔覆工艺制备金属合金涂层和复合涂层的教学内容.例如采用激光熔覆工艺可以制备金属涂层.采用激光熔覆工艺可以制备复合涂层.通过实验教学过程使学生认识和了解到激光熔覆工艺制备复合涂层的制备工艺过程,提高学生对课程学习的认识和了解.使学生通过实验教学过程认识和了解激光熔覆工艺制备复合涂层的制备工艺原理,使用方法和制备过程,以及对得到激光熔覆工艺制备的涂层的物相组成和显微结构进行分析和测试.激光熔覆工艺可以应用在金属合金涂层的制备和生产中.激光熔覆工艺可以制备复合涂层等.激光熔覆工艺可以制备硬质合金涂层和金属合金涂层,所以激光熔覆工艺在工程领域得到了广泛的应用.激光熔覆工艺操作过程比较复杂对设备要求较高特别是需要高功率激光器,需要激光熔覆设备可以进行现场操作,因此激光熔覆工艺可以作为本科学生的课程教学实验内容,激光熔覆工艺可以作为材料科学与工程专业课程的辅助教学实验,激光熔覆工艺也可以作为本科专业课程设计和本科毕业设计教学内容.可以将激光熔覆工艺制备涂层的技术应用到教学实践过程中.使学生通过实践教学来加深对材料科学与工程专业课程的认识和掌握.使学生认识到激光熔覆工艺制备涂层的制备过程等,并使得学生对激光熔覆工艺得到涂层进行分析和测试使学生对材料的分析和检测水平有较大的提高.对于拓展学生的知识面有很大的帮助.为本科学生以后的本科专业课程设计和本科毕业设计打下坚实的实验基础.
四、激光熔覆技术在材料科学与工程领域的研究发展趋势和发展方向
激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面性能的工艺方法.激光熔覆技术是利用高能密度的激光束所产生的快速熔化和凝固过程,在基材表面形成与基体相互融合的,具有完全不同成分与性能的合金熔覆涂层.激光熔覆铁基合金粉末适用于要求局部具有耐磨损性能而且容易变形的零件.镍基合金粉末适用于要求局部具有耐磨损性能,耐热腐蚀性能及抗热疲劳性能的构件.所以激光熔覆工艺制备复合涂层具有制备工艺简单生产率较高并且可以在工程领域中进行推广应用.所以本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用激光熔覆工艺制备复合涂层的实验课程.
五、结论
激光熔覆技术是指以不同的填料方式在被涂覆基体表面上放置选择的涂层材料,经激光辐照使之和基体表面的薄层同时熔化,并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层,从而显著改善基体材料表面性能的工艺方法.激光熔覆技术可选择的材料种类比较广泛适用面也比较广泛,所以激光熔覆技术广泛应用在材料科学与工程领域.本文主要讲述激光熔覆技术的原理和工程应用,并讲述激光熔覆技术在材料科学与工程专业实验教学中的研究和应用,并对激光熔覆技术的未来发展趋势和发展方向进行分析和预测.本文作者认为应该在材料科学与工程专业教学实验中增加采用激光熔覆技术制备涂层的实验课程.
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