精品激光热处理的应用.docx
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精品激光热处理的应用
本设备是集光、机、电以及制冷和材料加工技术一体的大型集成设备，能对轴类、平面类、缸套类、齿轮类、以及空间工模具类等产品进行激光淬火、激光熔覆、激光表面合金化加工，从而达到改善工件的表面性能、提高工件的使用寿命、恢复工件的外型尺寸以重复使用等目的。
主要特点:
模块化设计,高度集成，具有良好的系统性能及很高的使用寿命；功能齐全，使用方便；激光加工精度高，效率高,运行稳定可靠；抗干扰能力强,动态响应速度快；造型美观，操作及维护简便。
激光热处理是一种表面热处理技术。
即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。
激光加热具有极高的功率密度,即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。
由于功率密度极高,工件传导散热无法及时将热量传走,结果使得工件被激光照射区迅速升温到奥氏体化温度实现快速加热.当激光加热结束，因为快速加热时工件基体大体积中仍保持较低的温度，被加热区域可以通过工件本身的热传导迅速冷却，从而实现淬火等热处理效果.激光淬火效果:
激光淬火层的硬度分布曲线激光淬火层的硬度分布激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。
适用材料为中、高碳钢，铸铁.激光淬火的应用实例：
激光淬火强化的铸铁发动机汽缸,其硬度提高HB230提高到HB680,使用寿命提高2~3倍.
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概念定义：
利用激光进行加热的热处理工艺称作激光热处理，它是一种高能量密度表面热处理,具有超高加热速度,其淬火硬化层的性质和状态与普通淬火有着显著的区别.
研究范围:
激光热处理的研究分为不熔化表面热处理和熔化表面热处理两大类.不熔化表面热处理主要包括激光表面相变硬化、激光冲击热处理和激光表面退火等;熔化表面热处理主要包括激光表面熔凝、激光表面合金化和激光非晶态等。
（一）发展过程
70年代初～80年代初
需求动力：
70年代大功率CO2激光器的出现，推动了激光热处理的发展.
主要特点：
该阶段的主要特点是:
1。
广泛开展激光表面相变硬化（即激光淬火）的研究和应用；2.开展激光表面合金化的探索研究;3。
受激光器功率的影响，激光热处理工艺的应用受到一定局限,未能迅速发展。
典型成果和产品：
典型成果：
激光热处理设备、激光表面相变硬化工艺的应用
80年代初~至今
需求动力：
随着激光技术的发展,激光器功率的提高，激光热处理的优点日趋明显，从而推动激光热处理的迅速发展。
激光热处理作为一种很好的节能型热处理工艺也是其迅速发展的动力之一.
主要特点：
该阶段的主要特点：
1。
激光热处理设备已商业化，正朝小型化、自动化和柔性化方向发展；2.激光表面相变硬化处理工艺日趋成熟，广泛用于汽车、航空航天、武器等工业部门；3。
激光表面合金化工艺因具有极大的经济效益,倍受各国的重视，研究工作进展较大，但仍处于基础工艺试验、组织分析和性能试验的实验室研究阶段，尚未进入工业应用;4.开展了激光涂覆处理、激光表面熔凝、激光脉冲冲击强化处理和激光渗氮处理等工艺的研究。
典型成果和产品：
典型成果：
激光表面相变硬化处理广泛用于军用部门和民用部门。
（二）现有水平及发展趋势
激光热处理是70年代初首先在美国发展起来的金属表面强化新工艺。
激光热处理具有加热和冷却速度快、工件变形小、可进行局部热处理、工艺灵活性大、污染小和易实现自动化等优点。
目前，国外应用较多的激光热处理主要有激光表面相变硬化、激光冲击处理、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光表面相变硬化处理现已用于铸铁、碳钢、合金钢、钛合金、铝合金等材料.美国海军面射武器中心及陆军导弹分部对用于导弹上的凸轮、轴承、齿轮等零件进行激光表面相变硬化代替渗碳或渗氮工艺而取得了成功。
前苏联对钛合金进行这种处理后,表面的显微硬度提高了75～125％,同时也提高了抗腐蚀性和抗磨性能。
最近，德国在激光相变硬化时的温度控制和激光连续扫描时搭接软化带的控制方面取得了较大进展。
激光冲击处理是通过在材料表面产生压力脉冲来改变材料的组织和应力状态，从而改善材料性能，特别是疲劳性能,美国人对航天常用铝合金7075和2024进行了激光冲击热处理,提高了铝合金的疲劳寿命.
激光表面合金化是利用功率较高的激光器对表面涂敷有合金元素的金属表面进行照射,使表面一层薄层迅速熔化,合金元素在熔化层内迅速扩散,凝固时在表面形成一层所需的合金化层。
目前美国、原苏联、日本和西欧等国都十分重视这方面的研究。
但由于该工艺需要的激光设备功率较高，工序比较复杂,现仍处于试验研究阶段，有待于进一步开发。
最近，激光热处理技术除了在西方发达国家取得很大进展外,一些发展中国家也在进行真空热处理的研究工作。
南斯拉夫学者利用600W的LPW6000激光系统对结构碳钢、铬钼结构钢和铬钨工具钢进行了激光表面硬化处理,研究了热处理对微观硬度、淬火裂纹和残余应力的影响。
朝鲜学者利用2.4KW的CW-CO2激光器研究了钢经激光热处理后，马氏体相变塑性对热应力的影响。
Jiguangrechulixianzhaungjifazhan
摘 要：
作者从4个方面介绍了近年来我国激光热处理的现状及发展：
（1）激光硬化；
（2）激光熔覆；（3）激光合金化；（4）工程应用。
关键词：
激光相变硬化;激光冲击硬化；激光熔覆;激光合金化1前言我国激光热处理的研究、开发和应用,自70年代由铁科院金化所和中科院长春光机所等单位率先开展以来，已有20多年的历史。
迄今，我国开展激光热处理的单位已遍及除西藏以外的各省、自治区、直辖市。
在国家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻关和“863”计划，国家自然科学基金和各地的科技发展基金的支持和引导下,取得了大量有价值的研究成果，并有若干突破性进展，取得了一定规模的工业应用.在我国，激光热处理领域的产、学、研相结合的格局已经初步形成。
可以预期，经过坚持不懈的努力，将有更多的突破,市场的开拓也必定会有更大的进展.2激光硬化2.1激光相变硬化的强化机理和组织的研究
重庆大学[1]对GCr15钢经激光淬火后引起高硬度（1065HV）的原因用光学金相、扫描和透射电镜、X光衍射仪、俄歇分析仪及电子探针作了系统的试验研究。
提出GCr15钢激光相变硬化机理为：
①以马氏体相变强化为主，马氏体很细，尺寸为0.196μm×1。
8μm，马氏体位错密度很高，达2。
3×1012条／cm3，马氏体的含碳量高达0。
90%；②残留奥氏体显著强化，其位错密度达3。
6×1012条／cm3；③晶粒超细化（ASTM No．16）和碳化物细化（最表面处为0。
59μm,离表面0。
1mm处为0。
41μm）及弥散分布。
山东工业大学［2］对W18Cr4V高速钢经激光相变硬化后的强化机理和组织性能作了研究：
激光相变区的晶粒由原来的8级提高到12级，残留奥氏体量较常规淬火有明显减少,约10％～15%，相变区的马氏体为针状马氏体和板条马氏体的混合组织。
激光快速加热时间虽短，仍存在碳化物的不完全溶解以及碳和合金元素的不充分扩散，扩散距离约数百nm数量级,碳化物的溶解以尖角-均匀溶解机制进行。
激光相变硬化层的硬度峰值为946HV，红硬性比常规淬火高出80℃，640℃回火后硬度峰值达到1003HV，耐磨性较常规热处理提高1～2。
8倍，经640℃回火后耐磨性提高5.3～8。
1倍，刀具的切削性能提高2倍以上。
上海工程技术大学［3]研究了硼铸铁的激光热处理,研究表明：
硼铸铁经激光处理后，磨损值降低45。
7％。
激光热处理提高硼铸铁耐磨性的原因是激光硬化层的高硬度及合理的硬度梯度以及局部熔化区对石墨片割裂的封闭。
关于强化机理的研究还有许多精彩的报道,限于篇幅无法一一列出，但这些工作已经并将继续为激光相变硬化的工程应用作出积极的贡献.2.2激光相变硬化的温度场及相变硬化区尺寸的计算为了实现激光相变硬化工艺的计算机控制,早日达到实际应用，正努力解决两个问题：
①快速计算；②减少计算与实际间的误差。
昆明理工大学［4］对稳态温度场的计算公式进行快速傅里叶（Fourier）变换，可以迅速对温度场求解，在求解过程中已不必进行关于时间的积分运算,使计算速度显著增加，与同精度的有限元或有限差分等纯数值计算相比,计算速度快两个数量级以上.实际证实,计算与试验结果之间的相对误差在10%左右。
对瞬态温度场计算公式，利用快速Fourier变换[5]，即FFT技术，可使温度场的求解速度大大加快，效果与稳态温度场时相同。
此方法适于任意给定的激光功率密度分布.如果能有效监测实际光束的功率密度分布，并能迅速计算激光与物质的相互热作用,对于保证激光热处理的质量有重要意义.上海海运学院［6］采用非稳态瞬时热源解法，导出了描述激光淬火对零件内部热循环过程及快速估算硬化层深度的近似公式，简便实用,误差较小。
我们知道，在激光作用下材料吸收激光能量的过程和随后往内部传递热能的过程应该遵守热力学的基本定律,但它明显地有着自身的特殊性，如热过程速度极快、温度梯度大、激光束斑的功率密度分布不均匀而且随时间还会发生变化;激光作用又有连续和脉冲两种方式，在激光作用过程中材料对激光的吸收率以及一些热力学参数随温度变化而变化等.当然不可忽视的是：
在激光作用下不同材料本身的组织、结构、成分及其在热作用过程中的变化规律差别很大.因此,激光与材料相互作用过程是一个非常复杂的问题。
许多计算方法及其得出的公式都是在限定条件的情况下提出的，若所作的假设与实际情况相差甚远，则基本上对实际热处理工艺的制定没有直接的指导作用。
近期的一些研究在这方面已作了很大的努力，试图接近实际，但看来要实现激光相变硬化的计算机控制还有一段距离。
2。
3激光淬火用光热转换材料的研究
一般来说,需激光硬化的金属材料表面都经过机械加工，表面粗糙度很小,对激光的反射率可达80%～90%,因此通常采用对激光有较高吸收能力的涂料进行预处理。
在这方面长春光机所、清华大学等单位做了许多探索。
近年来上海工程技术大学［7]以光热转换材料（简称吸收涂层）的光谱发射率及激光相变硬化区面积为依据，研制成以金属氧化物为主的混合氧化物的新型光热转换材料。
该材料对CO2激光的吸收率达90％以上，具有工艺性能良好、干燥快、无刺激性气味和激光处理过程中无反喷等优点，有较好推广应用价值。
华中理工大学[8］比较了国内有些单位采用的两种光热转换材料—-磷化膜与SiO2胶体涂料，得到以下结果：
①SiO2胶体涂料的光热转换效率优于磷化膜的；②由于基体与磷化液之间的化学反应造成表面粗糙度增大，且磷与铁之间形成低熔点脆性共晶相，引起硬化层出现晶间微裂纹。
所以SiO2胶体的淬硬层质量优于磷化膜;③SiO2涂层的工艺过程简单,无环境污染，灵活性强.从目前来看，激光相变硬化的工业应用离不开采用适宜的光热转换材料。
如何保证大批量工业应用过程中涂覆光热转换材料的稳定性、均匀性及可检测性并进一步降低生产成本,还需做进一步工作。
2。
4激光加常规复合处理激光热处理是一项新技术，有非常明显的特点，也有一定的适用范围,将激光热处理与适当的常规热处理技术巧妙地结合起来，优势互补，显然是非常好的思路。
北京航空航天大学［9]对球墨铸铁材料先用激光表面重熔处理,然后在750℃石墨化退火，使快速凝固共晶渗碳体亚稳相部分地转变为石墨,成功地制得了既含硬质耐磨快速凝固共晶渗碳体,又含弥散石墨的新型铁基多相耐磨材料。
通过改变退火时间来调节渗碳体和石墨的相对量。
由于渗碳体的较佳耐磨性加上石墨的自润滑,是较理想的摩擦学材料。
长春光机学院[10］对18Cr2Ni4WA钢先行渗碳处理，使碳呈梯度分布，然后激光相变处理。
在复合处理作用下，硬化层分成3个区：
第一区为表层完全淬硬区，其最表面为针状马氏体＋渗碳体＋残留奥氏体，次表面为针状马氏体＋板条马氏体＋残留奥氏体；第二区为过渡层，由马氏体＋回火析出碳化物组成；第三区为高温回火区，由回火索氏体组成。
随着经济发展，对机械零部件的性能要求将是多种多样的，采用一种热处理工艺往往难以解决问题.因此复合热处理技术的市场需求会有一定程度的增长。
2.5激光冲击硬化激光冲击处理（LSP）主要是利用强激光与材料表面相互作用产生的力学效应——强应力波来改善材料性能。
此技术能有效地强化钢、铝、钛、镍等金属材料，特别是2024T3铝合金经激光冲击强化后，疲劳寿命提高4倍。
近年来，我国从3个方面开展对激光冲击处理的研究：
①激光冲击处理对金属性能的影响及工程应用；②激光冲击强化的微观机理；③激光冲击处理的强化效果的无损检测。
江苏理工大学及南京大学[11］对2024T62铝合金进行激光冲击处理，激光冲击区的硬度提高42％，在95%置信度下，LSP试件的中值疲劳寿命是未激光冲击试样的5.4～14.5倍。
江苏理工大学［12]也对常用的45钢进行激光冲击处理，LSP区硬度提高32％，LSP试件的中值疲劳寿命是未冲击试件的1。
11～2.133倍（置信度95%）.由于激光冲击的应力波持续时间极短（微秒），特别是指有效地处理成品零件上具有应力集中的局部区域，例如提高成品零件上拐角、孔、槽等局部区域的疲劳寿命，所以LSP技术的工程应用前景较好。
华中理工大学［13]的研究工作表明,激光冲击处理大幅度提高LY12—CZ铝合金的疲劳寿命的微观机理是激光冲击后的位错密度提高21倍以及在材料表面产生49。
43MPa的残余压应力。
在激光冲击处理的退火态T8钢中[14］看到了由于激光冲击诱发相变而产生的马氏体组织,解释了硬度提高2倍的原因。
再按照压电转化原理，计算出[15]激光冲击在LY12-CZ铝合金中形成的瞬态冲击波的量值为MPa级，并且激光冲击波是由一系列不同频率的波叠加的结果，其中高频波所占比例较大。
南京大学［16］提出用表面粗糙度和微凹坑两个表面质量指标并分成4个等级，作为在实际生产应用中判别和控制激光冲击强化效果的无损检测手段。
由上所述，我国已在激光冲击硬化的应用基础方面做了大量的研究,得到了比较明确的研究结果，现在问题的关键是要尽快推出具有合适性能价格比的LSP工业应用装备。
3激光熔凝3.1激光快速熔凝条件下凝固规律的研究许多研究表明，激光快速熔凝条件下，材料的凝固具有高温度梯度和高凝固速率的特点,传统的凝固理论不能完整地、确切地揭示此时材料凝固的规律.近年来国内外许多研究者做了大量工作.其中西北工业大学凝固技术国家重点实验室系统地开展了激光快速熔凝条件下的基础研究。
在激光快速凝固微观组织形成原理[17]一文中介绍了激光快速凝固微观组织的界面温度选择原理，以及单相平面前沿、单相枝晶和平面共晶生长3种典型的界面响应函数及其在预言单相合金、共晶合金和包晶合金激光快速凝固微观组织中的应用。
3。
2不同基底材料上的激光熔覆激光熔覆的基底材料大多采用廉价的普通碳钢和铸铁.近年来清华大学对铝合金作为基底材料的激光熔覆做了许多工作[18］：
用送粉激光熔覆法在铝基体表面成功地获得了均匀致密的SiO2涂层和Al2O3—TiO2涂层。
SiO2涂层厚度为10～30μm，Al2O3-TiO2涂层厚度可达100μm，涂层内部致密无缺陷，涂层与铝基体结合良好。
重庆大学[19]对钛合金基底材料上用激光束合成与涂覆生物陶瓷涂层获得成功。
中科院金属所[20]在Ni基高温合金基底上用NiCrBSi和NiCrAlY两种合金粉与ZrO2的混合粉进行激光熔覆，获得了不同结构热障涂层。
3.3熔覆材料及陶瓷相的研究激光熔覆材料最常用Ni基材料,Co基与Fe基也有使用。
海军后勤学院[21］研究了在45钢表面制备Co—TiC—WC金属陶瓷复合层,硬度和耐磨性高。
华中理工大学［22]在Q235（A3）钢表面制备Fe-WC金属陶瓷复合层,并研制了一种适用于激光熔覆的Cu基合金和SiCp的复合粉[23］。
一方面兼顾Cu基合金的优良性能;另一方面,通过加入SiCp,改善组织，提高覆层的硬度和耐磨性.清华大学［24]提出：
采用热喷涂合金粉末作为激光熔覆材料容易带来气孔和裂纹问题，研究了Fe—C—Si—B合金粉，可获得按介稳系结晶的组织，其细化程度比C—Si—B激光合金化有很大提高，添加少量CaF2可显著改善熔覆材料的工艺性能。
在激光熔覆材料中添加稀土是许多研究者所关注的,中科院金属所［25]通过激光快速熔凝处理钢表面含稀土的涂层，研究了稀土在钢表层的加入量和对钢表层性能的影响。
结果表明：
激光熔凝处理含稀土的涂层可使较多的稀土加入钢表层,C-N-B—Ti＋RESiFe涂层激光处理后其表面稀土含量为0.35％，Ni-Cr—B-Si＋RESiFe涂层激光处理后其表面稀土含量为5.5％。
加入表层的稀土在改性层中沿深度分布较为均匀，不存在明显的浓度梯度,表层组织均匀.稀土硅铁的加入使钢表层的耐磨性、抗氧化性等都有较明显的提高。
激光熔覆的陶瓷相以采用碳化物的工作较多,如TiC[26］和WC［27]等。
有的研究工作采用氧化物，如Al2O3、TiO2和SiO2[18]等.中科院金属腐蚀所研究了硼化物作为陶瓷相［28］.3。
4激光熔覆工艺的研究
激光熔覆工艺可以分成两类:
一类是激光处理前供给添加材料；另一类是激光处理过程中供给添加材料。
第一类主要用粉末预置法，可以用粘结、火焰喷涂和等离子喷涂等；第二类是自动送粉法.天津纺织工学院研制成功大面积自动涂覆系统[29],适用激光功率1～10kW，可用于宽带涂覆,也可直接用于聚焦窄带涂覆.单道一次涂覆宽10～35mm（可调）,单道一次涂覆厚度0.2～8mm（可控）,送粉量0.5~200g／min（可调）,送粉精度＜2%。
3.5激光熔凝形成非晶态天津理工学院对Fe—B合金激光熔凝形成非晶态的机理进行探讨[30］,提出了一个简化的熔池中温度分布的物理模型，分析了非晶态形成过程，经试验得到了130μm～200μm厚度的非晶层.由于金属非晶的独特性能,用激光熔凝技术在金属零部件的局部表面制备一层非晶显然极具吸引力,许多单位正在努力研究和开发.3.6激光熔覆层的性能及其应用
（1） 耐磨 目前开展的大量激光熔覆工作，主要是在零部件的局部表面制备高耐磨的熔覆层［18,21～23，26，27]。
（2） 耐腐蚀 南京航空航天大学[31]在Q235钢表面激光熔覆C-N-B—Ti加稀土硅铁以及Ni—Cr—B—Si加稀土硅铁.结果表明：
钢表层中的过饱和稀土除和氧、硫作用外，还可固溶于晶内、晶界或其附近,甚至能形成金属间化合物RE2Fe17；经过稀土和激光熔凝处理的表面具有较高的耐腐蚀性能.中南工学院［32]在耐酸不锈钢基体上激光熔覆Co基合金，得到的熔层与等离子焊层对比，激光熔层缺陷率低，成品率高.其组织细密均匀，晶粒细小,成分稀释率更小,对基体热影响小，熔层硬度与强韧性提高。
性能试验表明，激光熔层具有更高的耐腐蚀性能。
在石油化工阀门密封面奥氏体基体上激光熔覆Ni基合金[33］,能获得厚度达3.0mm和表面较平整光滑的合金层，可用于加工或修复，在组织和性能上均明显优于等离子喷焊工艺。
（3） 制备功能梯度材料 由于覆层和基体之间的性能差别很大，使用中往往容易界面失效。
为此研制可以消除界面的功能梯度材料，使覆层的组成和性能沿厚度方向连续梯度变化。
在探索激光熔覆陶瓷／金属梯度覆层时，最初采用叠层熔覆法，逐层改变混合粉中陶瓷颗粒的含量和粒度，经多层熔覆后，陶瓷颗粒在覆层中的分布规律呈台阶变化。
此法沿用覆层和基体之间引入过渡层的思路，陶瓷颗粒在每一层中保持均匀分布，层与层之间的组织变化不连续，仍有界面问题。
北京工业大学［34]采用激光一步涂覆法，利用激光熔池的流动和凝固行为，依靠TiC颗粒在熔池中不断长大和有规律运动,在激光束一次熔凝过程中自动实现涂层的连续梯度结构，成功地在钢基表面熔覆制备了TiCp／Ni自生梯度涂层。
熔覆层的组织由TiC颗粒，γ-Ni枝状初晶及枝晶间共晶组成.从熔覆层底部到顶部，TiC颗粒呈现连续的梯度变化，即颗粒尺寸从0。
8μm增长到4。
5μm；体积含量从4%增加到33%；TiC颗粒的形貌也相应地从球形细小颗粒过渡到粗大的花瓣状粒子簇.TiC颗粒的快速长大主要来自颗粒的碰撞和粘结，凝固前沿对浮升速度相对较慢的TiC小颗粒优先捕获,是导致熔覆层梯度结构原位生成的决定因素。
（4） 制备复合生物工程材料 重庆大学［19]在完成了奥氏体不锈钢表面同步实现激光合成与涂覆工艺制备生物陶瓷基础上［35］，又在比强度高、耐蚀性好、医疗用途更广的钛合金表面成功地实现激光束一步合成和涂覆含Ca5（PO4）3＊（OH）羟基磷灰石（HA）的生物陶瓷涂层。
该涂层具有优良的力学性能，也改善了植入材料弹性模量与生物硬组织的匹配性。
研究发现，加入微量稀土（Y2O3）不仅有利于激光化学反应生成HA相，增强其结构稳定性,而且可细化组织，提高强韧性。
3。
7激光熔覆层的残余应力及开裂的原因与预防采用激光熔覆技术可以获得耐磨损、耐腐蚀的涂层，有良好的经济效益和应用前景.但是激光熔覆层可能存在气孔和裂纹的缺陷，这是必须加以认真研究和解决的。
重庆大学［36]研究了球墨铸铁激光熔覆时出现的裂纹.把裂纹按产生的位置分成3类:
熔凝层裂纹、界面基体裂纹和搭接区裂纹.其中界面基体裂纹最常见.裂纹的形成受力学因素、冶金因素尤其受基体材料的缺陷所影响.通过控制激光处理工艺和调整合金成分，制备含C、B、Si量较低的复合粉末;通过预先熔凝处理，细化基材表面晶粒;通过预涂覆处理等措施来降低涂层宏观裂纹率。
华中理工大学［37]研究了激光熔覆组织和激光熔覆层热膨胀系数对开裂敏感性的影响.大量的研究已经表明：
激光熔凝层内存在拉应力，当局部应力超过材料的强度极限时就会产生裂纹。
裂纹产生的部位往往在枝晶界、气孔、夹杂物等薄弱环节处。
激光熔凝层的残余应力可通过设法提高熔凝层材料自身的塑变能力,降低它的耐软化温度得以一定程度的松弛,也可通过预热或后热予以减小甚至消除。
当然设法减少覆层材料的缺陷也是降低开裂敏感性的有效途径。
界面基体裂纹多产生于熔凝层与基体界面处、基材熔化区或热影响区内的缺陷处，如果该区域发生比容增大的马氏体相变则会加剧此类裂纹的生成，因此提高此区域材料的自身韧性，有效减少各种缺陷,不失为避免或减少此类开裂的有效途径。
而铸铁类基材的激光熔覆则往往难以避免界面基体裂纹的产生。
对搭接区裂纹目前研究得不多，看来在较高的激光入射功率条件下,通过光束处理技术及适当的工件运动，完成较大面积的均匀的激光熔覆是可能的.4激光合金化
早期的激光合金化工作[38，39]偏重于工艺参数、组织和性能的研究.在激光合金化层中,存在表面不平整和出现裂纹及气孔的两个重要问题，对此许多研究者做了大量的工作，提出了解决办法。
近期我国的激光合金化工作，有两项值得注意的进展。
一项是清华大学把激光合金化技术应用到实际产品上[40，41]；另一项是北京航空航天大学采用激光合金化工艺来强化新型高温结构材料—-TiAl金属间化合物,提高其耐磨性[42］.清华大学结合沙漠车用F8L413F八缸风冷柴油机研制陶瓷挺柱的科技攻关，在45钢凸轮轴上成功地实现一种激光熔凝和激光合金化复合的表面强化新工艺[40].采用自行研制的TH-2型共晶合金化涂料,在凸轮的桃尖部分进行激光合金化处理，使其硬度达到60～67HRC,合金化层深1.3~1。
5mm；凸轮的其它部分进行激光快速熔凝处理，获得硬度55HRC，硬化层深0.8～1。
0mm。
凸轮强化表面平整均匀，无气孔和裂纹，实现了合理连续的组织与硬度搭配，凸轮轴处理后无需校直.发动机经500h台阶试验和沙漠车上5个月使用考核，表明激光强化的凸轮具有优异的耐磨性和抗疲劳性能。
此外还为沙漠车用柴油机研制激光合金化的活塞环[41]：
活塞环基材是球墨铸铁，在激光加热时，石墨气化形成气孔及裂纹.解决途径是采用自制TH-2，C—Si—B-RE共晶合金化涂料.由于熔池内的金属液形成FeCSi共晶或过共晶，具有很低的熔点和良好的流动性，有利于杂质和气体逸出;涂料中含有的微量稀土,在Fe—C合金液中有强烈的净化和除气作用.同时在TH-2共晶合金化涂料中添加WC、TiC陶瓷粉末,得到的组织是高硬度的WC、TiC质点弥散分布
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