激光熔覆技術產業的應用及發展前景_風聞

在工業、能源、軍工、機械相關工廠和再製造等領域，生產環境惡劣，使用負荷重，導致一些重要的金屬零件發生腐蝕和磨損。為了延長昂貴的生產設備的使用壽命，需要預先對這些設備的金屬部件的外觀進行處理或修復，於是激光熔覆作為修復金屬表面改性的技術應運而生。

　　什麼是激光熔覆技術?激光熔覆是指將選定的塗層材料以不同的填充方式置於被塗覆的基體表面，經激光照射後與基體表面的薄層同時熔化，並迅速凝固形成稀釋度極低的表面塗層，與基體材料形成冶金結合，從而顯著提高基體材料表面的耐磨性、耐腐蝕性、耐熱性、抗氧化性和電學特性，從而達到表面改性或修復的目的。

　　通俗地説，包覆就是對破損的零配件進行“整容”，從而達到煥然一新的目的。如果要用三個字來形容我們的熔覆水平，那麼“長壽命、高精度、低價格”再合適不過了。

　　與其他激光加工技術相比，激光熔覆技術在多樣性、延展性和適應性等方面具有其他技術無法比擬的優勢。激光熔覆技術既滿足了材料表面特定性能的要求，又節省了大量的貴重元素，因此在市場上很受歡迎。目前，經過幾十年的發展，激光熔覆技術已經得到了廣泛的應用，尤其是在工業應用方面，如航空航天、石油、造船、工程機械和核電等行業。

　　激光熔覆技術的應用

　　01  航空航天領域

　　大型鋁合金的激光熔覆在國內高校已經實現，是目前激光熔覆技術最顯著的成果之一。航空發動機葉片再製造市場巨大。葉片材料種類多，技術含量高。切割修復後，需要在修復材料、探傷技術、壽命評估等方面做大量工作。這樣可以儘量避免花費巨資從國外購買新零件進行後期維護。

　　02  石油勘探領域

　　在石油化工行業，由於設備長期處於惡劣的工作環境中，容易造成零部件的嚴重腐蝕和嚴重磨損，從而導致大型、貴重零件的徹底報廢，如鑽鋌、無磁鑽鋌、扶正器、震擊器等。因此，在激光熔覆技術的複製作用下，可以恢復這些零件的原有性能，強化這些零件的使用壽命。

　　03  煤礦井田

　　在煤礦行業，由於工作環境惡劣，對煤礦機械零部件的性能要求更高。液壓立柱的主要失效形式是塗層劃傷和塗層剝落，這將嚴重影響產品的性能和使用壽命，需要整體修復。採用高污染的電鍍工藝，電鍍是我國逐步禁止的傳統工藝之一。立柱防腐表面採用激光熔覆不鏽鋼層技術。激光熔覆液壓支架立柱是一項高端技術產品，有效提高了立柱的防腐性能，延長了其使用壽命。因此，激光熔覆技術對液壓立柱的強化有很大的市場，也是國家支持的環保、可循環利用的高新技術，可以替代傳統的電鍍工藝。

　　04  電力工業

　　汽輪機轉子運行時，轉子軸頸磨損。此外，汽輪機末級和次末級葉片在長期高温工況下經常出現空氣混濁。汽輪機是不便於運輸的大型設備，需要高可靠性的激光原位修復技術。

　　隨着我國核電事業的快速發展，對核反應堆結構材料的要求越來越高。核電行業中的結構件由於其工作環境和介質的原因，會受到高温、腐蝕、氧化等諸多不利影響，因此一些核心部件一直依賴國外進口。目前，中國核電產業發展正處於快車道，對核心部件國產化的要求越來越強烈。

　　激光熔覆技術面臨的挑戰

　　目前國內激光熔覆領域存在的問題諸多，高校實驗室不斷實驗新工藝，卻找不到合適的平台實現真正的應用驗證。工廠和公司的激光熔覆工藝更新慢，沒有尖端科研做後盾。這種產、學、研的嚴重脱節制約了我國激光熔覆產業的快速發展。

　　激光熔覆的成本一直是制約其發展的關鍵因素。設備投入，研發投入，人員成本，粉末成本等。激光熔覆產品價格高與單品成本高、大部分激光加工企業加工成本高密切相關。一兩套設備加工效率低，應付不了大規模加工。十幾台設備的加工效率很高，但是前期設備投入太大，沒有工作量的時候很多設備閒置，超出了一般企業的承受能力。激光熔覆合金粉的成本是除設備成本外的另一大開支。小規模生產，粉體制造和採購成本佔產品成本的很大一部分。只有大量採購和使用，才能降低整個產品的成本。同時，由於激光熔覆後的各種機械加工，實際熔覆層沒有初始熔覆層厚，所以必然要通過提高後續加工的精度和降低初始熔覆層的厚度來降低成本。山東能源機械集團購買了高速車牀加工熔覆產品，在不降低產品性能的情況下，有效降低了熔覆層厚度。同時，研磨後的粉末和機械加工切屑可以回收再製成粉末，有效降低了熔覆成本。

　　雖然激光熔覆有很多優點，最終會成為主流技術，但是目前市場上激光熔覆產品的價格並不能被大多數客户接受，用户對產品性能的懷疑也大大阻礙了激光熔覆柱對電鍍柱的替代。

　　激光熔覆技術的發展前景

　　激光熔覆技術是一項具有高科技含量的表面改性技術與裝備維修技術，它是集材料製備和表面構型為一體，是綠色再製造技術的重要支撐技術之一，符合國家可持續發展戰略的高新技術，其研究和發展具有重要的理論意義和經濟價值。

　　目前國內有國盛激光等眾多企業都在研發激光熔覆技術，並且在技術研究上已經取得一定的成果，正處於逐步走向工業化應用的起步階段。隨着基礎研究工作的不斷深入，激光再製造技術的應用範圍也將不斷擴大。我國有幾萬億元的設備資產，每年因磨損和腐蝕而使設備停產、報廢所造成的損失都愈千億元，這為激光再製造技術帶來了廣闊的市場應用前景。

　　此外，激光熔覆還可以應用與鋼鐵冶金、汽車、工程機械、模具製造及船舶等其他行業，具有非常廣泛的應用前景。隨着“中國製造2025”發展規劃的不斷推進，激光熔覆技術必將為廣大工業用户所接受，將產生巨大的經濟效益。