激光熔覆是指將激光熔覆材料以不同方式添加到熔覆基體表面，并以激光束作為熱源，將熔覆材料熔化凝固到基體表面，制備與基體具有冶金結(jié)合的表面涂層，從而實(shí)現(xiàn)材料的表面改性以及產(chǎn)品的表面修復(fù)等的工藝方法。激光熔覆技術(shù)可以在廉價(jià)金屬基體表面制備高性能的涂層，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，獲得了大量的關(guān)注和研究，并迅速發(fā)展起來(lái)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備和重要零部件的表面強(qiáng)化和損傷修復(fù)等。

　　相比較于傳統(tǒng)表面加工技術(shù)，激光熔覆制備的涂層組織均勻致密，晶粒細(xì)小，且熱輸入小，稀釋率低，具有良好的應(yīng)用前景，但是也存在一些問(wèn)題。傳統(tǒng)的激光熔覆稀釋率常常在10%以上，熔覆層需要達(dá)到一定厚度才可以有效實(shí)現(xiàn)防護(hù)效果，且表面粗糙度較高，需要后續(xù)車(chē)削、磨削加工才可以投入使用，造成了材料的浪費(fèi)。激光熔覆過(guò)程中激光能量主要作用在基體表面熔池，增大了激光能量對(duì)基體的熱輸入，可能因此產(chǎn)生較大應(yīng)力，導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。同時(shí)，傳統(tǒng)激光熔覆在進(jìn)行大面積熔覆時(shí)，生產(chǎn)效率較低，大大制約了激光熔覆技術(shù)的應(yīng)用推廣。

　　為解決上述問(wèn)題，德國(guó)弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所開(kāi)發(fā)超高速激光熔覆技術(shù)，并于2017年完成了超高速激光熔覆成套設(shè)備的開(kāi)發(fā)。區(qū)別于傳統(tǒng)激光熔覆的是超高速激光熔覆技術(shù)利用同軸送粉方式，控制粉末在熔池上方的激光束匯聚，使大部分的激光能量直接作用于激光粉末上，熔覆粉末在到達(dá)熔池前就處于熔化或半融化狀態(tài)，從而減少粉末在熔池中存在的時(shí)間，降低了對(duì)基體的熱輸入，極大地提高了熔覆效率和粉末利用率。

　　不斷完善工藝水平，提升其核心部件的功能性，如送粉噴嘴的耐用性、送粉精度、高送粉量、粉末利用率等。其熔覆速率可高達(dá)20-200m/min，送粉效率可達(dá)5kg/hr以上，粉末利用率高達(dá)95%。而其特殊的模塊化設(shè)計(jì)，大大降低了使用成本，使損耗件的更換變得異常簡(jiǎn)單，同時(shí)保證了工藝的可重復(fù)性，噴嘴尺寸也可根據(jù)維修位置進(jìn)行靈活調(diào)整。新開(kāi)發(fā)的超高速激光熔覆加工頭，通過(guò)特殊的光路調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)光-粉在空間的最理想交互，使得粉末熔化更加穩(wěn)定、能量利用更加高效;涂層表面粗糙度更低，表面更為平整。

　　由于超高速激光熔覆的工作特點(diǎn)與傳統(tǒng)激光熔覆有所不同，為研究超高速激光熔覆主要工藝參數(shù)對(duì)熔覆層組織與性能影響，采用超高速激光熔覆技術(shù)，分別以不同激光功率、熔覆速度、熔覆道間距在9Cr2Mo鋼基材表面制備M2高速鋼涂層，對(duì)熔覆層微觀組織及力學(xué)性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：

　　激光功率較大時(shí)，晶粒尺寸增大較明顯;

　　熔覆速度越高，晶粒越細(xì)小;

　　減小熔覆道間距，晶粒有增大趨勢(shì);

　　能量密度增大，晶粒有增大傾向，但各工藝參數(shù)對(duì)其影響程度不同，激光功率對(duì)其影響較大。

　　其中熔覆層顯微硬度受工藝參數(shù)影響較大。

　　激光功率較大時(shí)，熔覆層硬度增大，且層中硬度分布均勻，波動(dòng)變化較小;隨著熔覆速度的減小，熔覆層顯微硬度明顯提升;當(dāng)熔覆道間距增大時(shí)，熔覆層顯微硬度呈現(xiàn)下降趨勢(shì);隨著能量密度的增大，熔覆層顯微硬度呈現(xiàn)明顯的上升趨勢(shì);但當(dāng)能量密度較低時(shí)，熔覆層成形較差，難以形成較好的多道搭接。

　　由此可見(jiàn)改變超高速激光熔覆工藝參數(shù)，提高對(duì)熔覆層的輸入能量密度，可使熔覆層的顯微硬度更加均勻，平均硬度明顯提高。由此獲得更高質(zhì)量的熔覆層提供工藝化的依據(jù)，從而拓寬超高速激光沉積技術(shù)的應(yīng)用范圍，促進(jìn)其推廣應(yīng)用有著重要的意義。