发布时间：2021-06-29 来源：乃氏新材料
激光熔覆不同于激光焊接，激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源，使工件熔化，形成特定的熔池，激光熔覆则是通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔覆层，如下图。
激光焊接（左）与激光熔覆（右）原理示意图
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激光熔覆可以达到表面改性或修复的效果，因此在工业、能源、军工、机械相关制造厂以及再制造等领域，可以有效延长生产设备的使用寿命。
激光熔覆技术作为局部表面处理的新型方法，经历数十年的发展，已逐步从实验室进入到实际工业应用中，如煤矿设备修复、核电行业的电机转子、轴瓦、轴承，船舶船尾的主轴、尾轴修复等，并在冶金行业、煤机行业、石油化工行业、交通运输行业、核电行业等得到了广泛的应用。
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经过十几年的发展，随着激光熔覆技术在中国的市场不断增长，下游行业对激光熔覆的关注度不断提高，在工业制造领域新老技术升级迭代的今天，激光熔覆目前有几大发展方向：
1）高功率：目前激光熔覆技术还处于3000-6000 W的批量生产阶段，能够满足现阶段激光熔覆生产需求，但随着万瓦激光器的研发、推广和普及，高功率势必能够显著提高激光熔覆的效率，因此激光熔覆市场未来可向12000 W等高功率方向进行批量生产发展。
2）自动化、智能化：随着自动化发展进程，激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。熔覆技术的自动化，应当将激光光学系统的设计和大功率激光器的开发结合起来，从而实现对激光熔覆设备的改进，实现大面积熔覆技术，提高激光熔覆的效率。
3）便携式：便携移动式激光熔覆原位修复技术逐渐得到发展与应用，其关键技术主要包括高功率、小型化、智能化、便携式的熔覆成套装备，例如在第15届埃森焊接展中，宁波镭速激光科技有限公司展示了行业首款手持式激光熔覆设备，可以更便携地进行激光熔覆，性价比相对传统激光熔覆设备较高。
4）超高速：电镀变激光熔覆，就可以减少污染，对于激光修复市场来说，目前高速激光熔覆作为一项代替电镀新型技术，它的效率比传统激光熔覆提高10-20倍，市场前景较大。超高速激光熔覆技术可以说是增材技术发展历程中的革命性的一步，它解决了制约传统熔覆技术大规模推广的最大瓶颈——效率问题，从而也带来了成本的大幅度降低，未来将会极大刺激金属3D打印技术的产业化应用。
激光熔覆面临挑战
激光熔覆技术是可以在廉价基体上制备出优异性能合金的一种高经济效益技术，既可以降低成本，又能节约稀有材料。目前我国激光熔覆技术已取得了阶段性的研究成果，但仍处于激光熔覆工业化应用的起步阶段，还需面临各种问题的挑战。
1）激光熔覆材料体系有待构建
目前激光熔覆缺少专用的材料体系，对激光熔覆层的质量评价，目前还未有完整统一的评价指标，只有开发出新的激光熔覆技术专用材料体系，完善熔覆层的评价和应用标准，才能真正意义上实现激光熔覆技术的推广应用，实现资源的优化配置。
2）成本问题仍需重视
虽然激光熔覆技术粉末成本相对较低廉，但是激光熔覆的实际成本问题却一直是企业的困扰。大部分的激光加工企业对单件产品加工成本高的激光熔覆技术不能立即接受，并且对激光熔覆产品持有性能方面的怀疑，这极大制约了激光熔覆技术的发展。虽然激光熔覆有着众多优势，前景一片光明，但同时这也注定其发展道路的曲折，还有很长的路要走。
3）应用水平/规模有待适应市场需求
激光熔覆技术的理论、应用基础研究目前较多地集中于材料科学和工程方向。但该技术作为典型的制造工艺技术，其结合工程对象的应用基础研究相对薄弱，例如：在大面积的激光熔覆中，熔覆层易出现裂纹，这仍然是很棘手的问题。由于“高温、快冷”的工艺特性，造成熔覆层的应力集中、开裂倾向大，已严重影响了激光熔覆技术的工程化应用，如果要彻底解决裂纹的开裂问题，还需要从更微观的角度入手，分析裂纹的形成机理。
目前激光熔覆的应用水平和规模暂时还不能适应市场的需求，产、学、研脱节，这也是影响激光熔覆工程应用效果的主要原因。
小结
目前我国激光熔覆技术虽还未达到市场需求，对实现工业化应用也还需要面临各种各样的挑战，但不可否认的是，我国激光熔覆技术也在迅速发展，从工件局部进行制造或再制造到增材制造或3D打印工件，随着国家对制造业的重视和2025年发展规划，相信在不久的将来，激光熔覆将获得更多更广泛的应用，进而推动我国高端制造业不断向前发展。
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封面来源：Lincoln Laser Solutions
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