激光熔覆技術是利用激光的高能量密度熔化加入的金屬合金粉末，并與微熔的基體表面層形成界面為冶金結合的涂層，進而顯著提升零部件的表面層耐磨性能、耐腐蝕性能和使用期限的增材制造技術。

高速激光熔覆技術是在激光熔覆基礎上快速發展起來的一項新工藝，是增材制造行業領域革命性的突破，高速激光熔覆在國內剛起步不久，得到了國家的高度重視，已被列入我國“中國制造2025”的重要戰略規劃發展方向之一。

高速激光熔覆的由來

高速激光熔覆

高速激光熔覆由德國Fraunhofer激光研究所的Thomas Schopphoven等在JOURNAL OF LASER APPLICATIONS學術期刊上發表了名為“Investigations on ultra-high-speed laser material deposition as alternative for hard chrome plating and thermal spraying”的論文，目的在于利用高速激光熔覆代替傳統式鍍硬鉻和熱噴涂工藝。該技術在德國弗勞恩霍夫運用促進協會年度科學技術獎勵大會中，榮獲Fraunhofer科技創新獎。

高速激光熔覆的優勢

高速激光熔覆利用極高的激光掃描速度，得到比傳統式激光熔覆層更均勻的涂層厚度、更平整表面質量、更低的稀釋率、更高的沉積效率、更小的工件形變量，已成為世界各國科研機構和企業重點關注的激光應用新的領域。

下表列出了高速激光熔覆與傳統式激光熔覆的主要數據對比。

從上表能夠看得出，高速激光熔覆技術在激光制造和再制造行業領域運用中，能有效的減低機加工成本，提升產品質量，增加產品使用期限，特別是在液壓支柱、軸類零件、大型覆蓋件模具、閥門等應用領域，有著廣闊的應用前景。

高速激光熔覆的關鍵技術

1.器件方面

激光器：

長時間工作條件下，激光器的功率穩定性、光束模式及其穩定性，是高速激光熔覆Z主要的技術，如何提高目前的三大類激光器（即光纖激光器、半導體激光器和碟片激光器）激光功率的穩定性，改進光束模式及其穩定性，是擺在面前的主要技術難題。

熔覆頭：

粉末焦點與激光束焦點的同步效果差，使得合金粉末利用率較低；

合金粉末在到達激光熔池以前，粉末受激光能量的輻照的時間較短，粉末的溫度較低，使得超高速激光熔覆的效率降低，熔覆層的稀釋率很難把控；

送粉嘴出口粉末的分布密度與激光能量密度的匹配關系不清楚，使得熔覆層的厚度均勻性差，表面粗糙度偏高；

粉嘴選用銅合金制造，其耐磨性能差，使用期限長。

送粉器：

送粉器送粉速率的穩定性決定了高速激光熔覆層表面的平整度，目前我國所采用的刮板式送粉器，其精度有待進一步提高。

2.粉末材料及激光與材料作用機理方面

國內外缺少對超高速激光熔覆專用粉末的系統研究，特別是在新型非晶和高熵合金粉末研制。許多基礎性技術問題缺少系統的研究及進一步探討，比如激光高速熔覆中專用材料的特性、激光能量分布特征、熔覆層溫度場和質場分布機理等，因此造成了熔覆層粉末利用率低、熔覆層的微觀和宏觀質量可控性能差、熔覆層的性能無法滿足復雜工況下的需求等致命問題，這在很大程度上限制了該新技術的應用效果。