激光熔覆在材料加工领域获得发展动力

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利用激光和添加材料实现零部件快速成型和修复的过程，通常称为激光熔覆制造。经历了数十年的研究发展，加之激光器系统性能的提高，以及市场对可持续发展的环保项目的需求，所有这些因素正在促使激光熔覆技术获得更广泛的应用。 激光熔覆（也被称为激光添加制造或涂层制造）是利用激光在基材表面沉积添加材料的过程，或者是通过建立材料层创建一个全新的三维物体。目前，激光熔覆正日益在材料加工领域获得广泛的发展力量。业界对激光熔覆技术兴趣高涨，预计今年全球至少会建立两个激光熔覆加工站。[1] 尽管利用激光和添加材料进行零件修复、表面硬化以及快速制造等应用，已经经历了数十年的发展，但是激光熔覆技术到现在才刚刚在工业界和商业界获得广泛应用。与激光焊接技术获得广泛应用的情况类似，更高功率的激光系统的出现以及更高的光束质量、改进的零件质量和使用寿命、市场对可持续发展的环保项目的需求，以及减少能源消耗、有毒气体排放和材料浪费等诸多因素，共同推动了激光熔覆技术的广泛应用。 相关术语定义 熔覆（Cladding）是指在现有零部件的表面增加一个薄层（通常为3mm或4mm），以改善零部件的表面属性；而添加制造（additive manufacture，AM）是在现有的结构中添加特定的材料，或是创建自由结构材料。 英国Cranfield大学焊接工程研究中心的焊接科学与工程学教授Stewart Williams说：“举例来说，激光熔覆应用包括将抗腐蚀材料涂覆到管道内壁，以保护基体材料，从而避免在管道制造中采用价格昂贵的耐腐蚀性合金。而常见的添加制造应用包括高价值零部件的修复（如涡轮叶片和发动机密封元件的修复，即将高性能材料添加到涡轮叶片的末端）以及零部件制造。因为添加制造部件可以直接通过CAD系统制造，每个零部件可以很容易地改变以适应任何需求，这在医疗应用（如医疗移植）中极为重要。” Williams指出，激光添加制造是增长最大的领域，英国和整个欧洲开展了大量的激光添加制造研究活动。“在民用飞机中，目前碳纤维复合材料的应用越来越广泛，在最新的飞机中，所用碳纤维复合材料的比例已经高达50％。剩下的材料主要是金属钛，这是为了避免腐蚀性问题。”Williams说，“用固态钢坯加工零部件的标准机械制造方法，通常会将90％的