CN115491671A - 激光熔覆环境温度控制装置及熔覆层显微组织控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光熔覆环境温度控制装置，其包括机架、加热单元、升降加热平台及控制单元，机架上部设置加热单元，加热单元包括上加热套筒及保温套筒，升降加热平台包括安装于机架底部的升降机构及位于升降机构上部的加热平台，该加热平台由升降机构驱动在保温套筒内部空间进行升降，在上加热套筒、保温套筒上设置测温孔，加热平台底部设置有冷却机构，加热单元、加热平台、升降机构及冷却机构均与控制单元进行控制连接。本发明还涉及基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，既可在一定温度范围内形成基体与环境均热的保温环境，又可以在基体内部形成具有较大梯度的单向梯度温度场，从而满足激光熔覆组织控制及裂纹抑制工艺的应用需求。
Description
技术领域
本发明属于激光熔覆技术领域，特别是一种激光熔覆环境温度控制装置及其熔覆层显微组织控制方法。
背景技术
激光熔覆技术是指在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基体材料呈冶金结合的表面熔覆层的材料加工工艺。该工艺具有热量集中、加热快、冷却快、热影响区小的特点。在材料表面改性层制备、损伤工件表面修复及增材制造方面具有广阔的应用前景。
尽管稀释率低、热影响区小，但是激光熔覆技术仍然是依靠熔覆材料与基体熔融、凝固形成冶金结合。快热快冷过程中，熔覆层与基体结合界面内应力较大，容易产生裂纹，尤其是在熔覆层与基体力学性能相差较大，或熔覆层厚度较大的情况下。此时内应力主要由于熔覆层与基体材料热膨胀系数、相变温度及塑性不同，在升降温过程中体积变化无法协同产生。在熔覆区域降温后段应力增值最快，最容易产生裂纹。因此在熔覆材料选择的过程中除了考虑对熔覆层性能的需求外，还需要考虑熔覆层与基体之间开裂的可能性。这种考量限制了熔覆材料的选择，也限制了激光熔覆技术在材料表面改性与零件修复方面的应用。
由于升降温速度快，激光熔覆层凝固行为属于快速凝固，晶粒尺寸细小。细化晶粒可以在室温条件下有效的提高材料的强度与韧性，是合金强化的常用手段。但是随着金属材料使用温度升高，晶界强度下降，低于晶内，且在高温条件下，晶界易在外力作用下发生迁移。此时晶粒尺寸过于细小反而不利于材料的高温力学性能。因此，对于高温条件下使用的材料通常根据材料的使用条件规定合适的晶粒尺寸。对于高温合金而言，为了消除横向晶界在高温下对力学性能的不利影响，开发了无横向晶界的定向高温合金和单晶高温合金。在高温材料修复与增材制造方面，由于激光熔覆层常规晶粒尺寸细小，主要适用于温度相对较低的变形高温合金。在使用温度较高的定向及单晶高温合金的增材制造方面的应用存在较大难度。
综上所述，需要开发一种激光熔覆工艺配套的环境温度控制装置及熔覆层显微组织控制方法，可以提高激光熔覆工艺的普适性，扩展激光熔覆工艺的适用范围。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种激光熔覆环境温度控制装置，可在一定温度范围内形成均匀温度场实现熔覆层缓冷，又可以在基体内部形成较大的单向梯度温度场，从而满足激光熔覆工艺的应用需求。
本发明的目的还在于提供一种基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种激光熔覆环境温度控制装置，其包括机架、机架平台上加热套筒、保温套筒、升降加热平台及控制单元，所述机架上部设置机架平台，机架平台上方设置保温套筒，在保温套筒上方设置上加热套筒，升降加热平台包括安装于机架底部的升降机构及位于升降机构上部的加热平台，该加热平台由升降机构驱动在保温套筒内部空间进行升降，在上加热套筒、保温套筒侧壁均设置测温孔，加热平台底部设置有冷却机构，加热套筒、保温套筒、升降机构、加热平台及冷却机构均与控制单元进行控制连接。
而且，在所述上加热套筒上挂装保温部件篮，在该保温部件篮中放置保温部件，保温部件外径与保温套筒内径尺寸匹配，以隔绝上加热套筒与下方保温套筒内部空间之间的热交换；在保温部件中心设置与熔覆基板截面相同的通孔供熔覆基板放置，保温部件篮底部镂空可供熔覆基板通过，所述熔覆基板上表面与保温套筒上表面齐平，所述保温套筒上表面与所述上加热套筒下沿齐平。
而且，所述上加热套筒、保温套筒的测温孔内均可插入可伸缩热偶，所述上加热套筒、保温套筒竖向每10mm开一个测温孔，并均可插入可伸缩热偶。
而且，所述冷却机构为水冷仓，在加热平台底部贴紧设置有水冷仓，水冷仓通入冷却水。
而且，所述的升降机构采用涡轮升降器，并且与激光熔覆系统联动，控制加热平台下降速度与熔覆基板上熔覆层增长速度相等，保持熔覆样品上表面高度不变，保持熔覆工作环境不变。
一种基于所述激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，其特征在于：包括熔覆层等轴晶控制方法，所述熔覆层等轴晶控制方法的步骤为：
①均匀温度场预置：将熔覆基板置于加热平台上，熔覆基板上表面与上加热套筒下沿平齐，调整设备为均匀温度场模式，在50～500℃范围内，将上加热套筒与加热平台设定相同的温度，熔覆基板在设定温度保温；
②激光熔覆过程：上加热套筒与加热平台继续工作，加热平台高度随着熔覆进程下降，保证熔覆基板/熔覆层上表面高度基本与上加热套筒下沿平齐，降低激光熔覆熔池凝固速度，形成等轴晶，减小凝固裂纹出现几率，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成后缓冷：根据材料种类及需求可以将熔覆样品取出，采用空冷，也可以盖上炉顶盖，采用设定降温曲线降温或者随炉自然冷却，实现缓冷，进一步降低熔覆层与熔覆基板之间残余应力，避免降温过程中产生裂纹。
一种基于所述激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，其特征在于：包括熔覆层枝晶定向生长控制方法，所述熔覆层枝晶定向生长控制方法的步骤为：
①梯度温度场预置：在加热套筒上挂装保温部件篮，将熔覆基板放入保温部件篮内保温部件的通孔内，熔覆基板上表面与保温部件上表面、上加热套筒下表面齐平，熔覆基板下表面与加热平台贴紧；
②梯度温度场模式下激光熔覆：根据熔覆基板内预置温度梯度需求上加热套筒设定为200-1100℃，加热平台根据温度梯度需求设置室温至500℃之间，打开冷却机构，加热平台底部散热，上加热套筒通过上表面对熔覆基板进行加热，使熔覆基板上表面达到设定温度，保温部件隔绝了熔覆基板侧向对环境的散热；热量只能向熔覆基板底部传递，在熔覆基板底部达到预定温度之前，加热平台(12)对熔覆基板底部加热，当熔覆基板底部达到预定温度，则底部水冷仓帮助散热，加热平台与水冷仓共同控制熔覆基板底部温度恒定，维持熔覆基板上下表面在不同温度，即在熔覆基板内部预置单向梯度温度场，采用位于上加热套筒上沿的第一伸缩热偶测量熔覆基板/熔覆层上表面位置温度，采用位于保温套筒上第二伸缩热偶测量保温部件下沿位置温度，在熔覆基板内控制需要的单向温度梯度；凝固过程中熔覆层熔池内柱状晶逆温度梯度方向生长，在熔覆层内形成单向柱状晶形态的定向晶，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成缓冷：根据材料种类，对于大块熔覆样品，开裂变形风险较小，可在熔覆后立即取出；对于薄壁结构复杂熔覆样品，为了减小应力，防止变形开裂，也可以采用盖上炉顶盖随炉冷却或设定降温曲线冷暖却的方式缓冷；
而且，所述上加热套筒设定为200-1100℃，优选的设定为：400～900℃；所述加热平台根据温度梯度需求设置室温至500℃之间，优选的设定为室温～300℃。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的激光熔覆环境温度控制装置，针对激光熔覆冷却速度快，焊接工艺中常用的缓冷手段在激光熔覆工艺中无法应用的问题，采用均匀温度环境影响激光熔覆层的凝固速度，调整晶粒尺寸，降低凝固速度过快导致的气孔及热裂纹；通过激光熔覆层降温过程后期的缓冷，可减小熔覆层与基体之间的内应力，进而减少降温过程中出现的冷裂纹，有利于两种力学性能差异较大的材料通过激光熔覆的方法相结合，尤其有利于高强度低韧性材料激光熔覆工艺的实现，拓展了激光熔覆工艺的使用范围。
2、本发明的激光熔覆降温环境温度控制装置，通过在加热套筒上悬挂保温部件篮，篮中放置通孔截面与熔覆基板一致的保温部件，并可将上加热套筒设定200-1100℃；打开冷却机构，加热平台底部散热，使得加热平台设置室温至500℃之间，可以在熔覆基板/熔覆产品内形成较大的单向温度梯度。根据需求温度梯度可以为正也可以为负，通常情况下，熔覆基板上表面温度高下表面温度低的负温度梯度更有利于定向晶及单晶的生长，便于激光熔覆技术用于定向高温合金及单晶高温合金修复及增材制造。
3、本发明的基于激光熔覆降温环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，解决了常规激光熔覆工艺制备的激光熔覆层内残余应力高，晶粒尺寸细小，高温稳定性及高温力学性能较差的问题，实现对熔覆层晶粒尺寸进行调整，可得到适合高温使用的合适的晶粒尺寸；同时，解决了常规激光熔覆工艺所制备的定向高温合金取向偏差大，易产生凝固裂纹等问题，可以得到单向生长的定向晶。
附图说明
图1为本发明激光熔覆过程环境温度控制装置的结构示意图；
图2为图1的局部剖视图；
图3a为Cr12MoV模具钢常规环境激光熔覆开裂情况；
图3b为Cr12MoV模具钢均匀温度场条件下激光熔覆无明显裂纹产生；
图4a为In718镍基高温合金常规环境下激光熔覆层斜向柱状晶形貌；
图4b为In718镍基高温合金在均匀温度场条件下激光熔覆层等轴晶形貌；
图4c为In718镍基高温合金在梯度温度场条件下激光熔覆层竖直定向晶形貌。
附图标记说明
1-上加热套筒、2-保温套筒、3-机架平台、4-水冷仓、5-升降机构、6-机架、7-第二伸缩热偶、8-第一伸缩热偶、9-保温部件放置篮、10-保温部件、11-熔覆基板、12-加热平台。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
实施例1
一种激光熔覆环境温度控制装置，其包括机架6、机架平台3上加热套筒1、保温套筒2、升降加热平台及控制单元，机架6上部设置机架平台3，机架平台3上方设置保温套筒2，在保温套筒2上方设置上加热套筒1，升降加热平台包括安装于机架6底部的升降机构5及位于升降机构5上部的加热平台12，该加热平台12由升降机构5驱动在保温套筒2内部空间进行升降，在上加热套筒1、保温套筒2侧壁均设置测温孔，加热平台12底部设置有冷却机构，加热套筒1、保温套筒2、升降机构5、加热平台12及冷却机构均与控制单元进行控制连接。
在上加热套筒1上挂装保温部件篮9，在该保温部件篮9中放置保温部件10，保温部件10外径与保温套筒2内径尺寸匹配，以隔绝上加热套筒1与下方保温套筒2内部空间之间的热交换；在保温部件10中心设置与熔覆基板截面相同的通孔供熔覆基板放置，保温部件篮底部9镂空可供熔覆基板通过，所述熔覆基板上表面与保温套筒2上表面齐平，所述保温套筒2上表面与所述上加热套筒1下沿齐平。在上加热套筒1顶部设置炉顶盖。保温部件采用保温砖。
上加热套筒厚度为20mm，小于激光熔覆过程中激光头工作距离，避免套筒热辐射对激光头产生影响。上加热套筒、保温套筒、加热平台均采用内置加热丝的结构，以满足加热温度需要，同时满足整体结构合理。
上加热套筒1、保温套筒2的测温孔内均可插入可伸缩热偶，上加热套筒1、保温套筒2竖向每10mm开一个测温孔，并均可插入可伸缩热偶。
冷却机构为水冷仓4，在加热平台12底部贴紧设置有水冷仓4，水冷仓4通入冷却水。
升降机构5采用涡轮升降器，并且与激光熔覆系统联动，控制加热平台12下降速度与熔覆基板上熔覆层增长速度相等，保持熔覆样品上表面高度不变，保持熔覆工作环境不变。
实施例2
一种基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层控制方法，其包括熔覆层内等轴晶控制方法，所述熔覆层内等轴晶控制方法的步骤为：
①均匀温度场预置：无需放置保温部件篮及保温部件。将熔覆基板11置于加热平台12上，熔覆基板11上表面与上加热套筒1下沿平齐，调整设备为均匀温度场模式，在50～500℃范围内，将上加热套筒1与加热平台12设定相同的温度，熔覆基板11在设定温度保温；
②激光熔覆：上加热套筒1与加热平台12继续工作，加热平台12高度随着熔覆进程下降，保证熔覆基板11/熔覆层上表面高度基本与上加热套筒1下沿平齐，实现激光熔覆熔池凝固过程缓冷，形成等轴晶，减小凝固裂纹出现几率，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成后缓冷：根据材料种类及需求可以将熔覆样品取出，采用空冷，如不易产生裂纹的镍基合金、钛合金、低碳钢、低合金钢等；也可以盖上炉顶盖，采用设定降温曲线降温或者随炉自然冷却，实现缓冷，如中碳钢、高碳钢、高合金钢、铸铁、金属陶瓷等，及熔覆基板与熔覆层材料热膨胀系数相差较大的情况，进一步降低熔覆层与熔覆基板之间残余应力，避免降温过程中产生裂纹。
试验1组：
降低激光熔覆层内应力、消除熔覆层内部裂纹试验过程：
以Cr12MoV冷作模具钢多道次激光熔覆工艺为例进行常规工艺及熔覆层抑制裂纹工艺，具体过程为：
模具修复过程中经常会有将局部损坏部位去除，而后对于去除部位进行填充情况。本实施例在10mm厚Cr12MoV冷作模具钢表面预制半径为2mm的半圆槽。选用商用合金粉末，成分如表1所示。采用表2中的熔覆工艺，在室温下进行四层熔覆实现半圆槽全部填充。
表1.熔覆粉料成分
表2.激光熔覆工艺
对熔覆结果取样观察，在室温环境进行激光熔覆，如图3a所示，熔覆层既有表面裂纹，又有内部裂纹。
采用本发明环境温度装置的均匀温度场模式下进行的激光熔覆实验：
具体过程为：采用与室温环境激光熔覆相同的基材，相同的熔覆粉料。环境温度装置设置均匀温度场模式加热温度300℃，即熔覆过程中加热套筒与加热平台设定温度为300℃保温。调整激光器至熔覆基板上方，第一测温热偶插入上加热套筒测温孔，第二测温热偶插入保温套筒与加热平台上方的熔覆基板底部对应的位置。测得熔覆基板上方5mm处温度为300℃，第二测温热偶亦为300℃。撤回第一、第二测温热偶，防止熔覆过程中损伤热偶，进行激光熔覆实验。
本次实验与室温激光熔覆相同选择表2工艺条件，激光熔覆工艺每10s开始熔覆新一层，每层增高约为0.6mm，共4层。设置升降机构，每10s下降一次，每次0.6mm，下降4次。
熔覆过程结束后，移开激光器，盖上炉顶盖。关闭保温套筒与加热平台保温程序。炉内自然冷却。这一操作，实现了激光熔覆层与基体共同缓冷，均匀冷却环境可以降低激光熔覆的凝固速度及降温速度，有助于降低熔覆层与基体之间的热应力，减小熔覆层开裂的可能性。
对熔覆结果取样观察，如图3b所示，对比图3a的室温环境激光熔覆结果，可见采用相同基材，相同熔覆粉料，采用相同工艺条件下，在均为温度场条件下进行激光熔覆，熔覆层内部没有观察到裂纹，可见本工艺方法可以有效的降低激光熔覆层内应力，进而消除熔覆层内部裂纹。
试验2组：熔覆层内等轴晶控制方法试验：
在常规室温条件下，采用IN718变形高温合金表面熔覆IN718合金粉末，工艺参数如表3中所示。所得单层单道次熔覆层晶粒形态如图4a所示，为与焊接组织类似的，向熔覆层中心线聚拢的斜向柱状晶。
表3激光熔覆工艺参数
采用本发明的均匀温度场设定保温温度500℃。调整激光器至熔覆基板上方。第一测温热偶插入上加热套筒测温孔，第二测温热偶插入保温套筒与加热平台上方的熔覆基板底部对应的位置。测得熔覆基板上方5mm处温度为500℃，第二测温热偶亦为500℃。撤回第一、第二测温热偶，防止熔覆过程中损伤热偶，进行激光熔覆实验。采用表3所示参数进行单层单道次激光熔覆实验。所得熔覆层晶粒形态为均匀等轴晶。如图4b所示。
实施例4：
一种基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层控制方法，其包括熔覆层枝晶定向生长控制方法，所述熔覆层枝晶定向生长控制方法的步骤为：
①梯度温度场预置：在加热套筒(1)上挂装保温部件篮(9)，将熔覆基板(11)放入保温部件篮(9)内保温部件(10)的通孔内，熔覆基板(11)上表面与保温部件(10)上表面、上加热套筒(1)下表面齐平，熔覆基板(11)下表面与加热平台(12)贴紧；
②梯度温度场模式下激光熔覆：根据熔覆基板内预置温度梯度需求上加热套筒(1)设定为200-1100℃，从上至下可为正温度梯度也可为负温度梯度，激光熔覆实验中通常在熔覆基板中预置负温度梯度，即上表面温度高于下表面温度。加热平台(12)根据温度梯度需求设置室温至500℃之间，打开冷却机构，加热平台(12)底部散热，上加热套筒(1)通过上表面对熔覆基板(11)进行加热，使熔覆基板(11)上表面达到设定温度，保温部件(10)隔绝了熔覆基板(11)侧向对环境的散热；热量只能向熔覆基板(11)底部传递，在熔覆基板(11)底部达到预定温度之前，加热平台(12)对熔覆基板(11)底部加热，当熔覆基板(11)底部达到预定温度，则底部水冷仓(4)帮助散热，加热平台(12)与水冷仓(4)共同控制熔覆基板底部温度恒定，维持熔覆基板上下表面在不同温度，即在熔覆基板内部预置单向梯度温度场，采用位于上加热套筒(1)上沿的第一伸缩热偶(8)测量熔覆基板/熔覆层上表面位置温度，采用位于保温套筒(2)上第二伸缩热偶(7)测量保温部件(10)下沿位置温度，在熔覆基板(11)内控制需要的单向温度梯度；凝固过程中熔覆层熔池内柱状晶逆温度梯度方向生长，在熔覆层内形成单向柱状晶形态的定向晶，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成缓冷：进行定向及单晶激光熔覆外延生长材料多为镍基高温合金，对于大块样品，开裂变形风险较小，可在熔覆后立即取出；对于薄壁结构复杂样品，为了减小应力，防止变形开裂，也可以采用盖上炉顶盖随炉冷却或设定降温曲线冷暖却的方式缓冷。如其他材料，根据可样品易开裂、变形程度选择是否缓冷。
试验3组：
本实施例在IN718变形高温合金表面熔覆IN718合金粉末，进行激光熔覆层晶粒形态控制。本实施例中选择保温砖厚度20mm，保温部件放置篮高度40mm。在保温砖中心根据熔覆基板形状开孔，并将熔覆基板至于孔中。熔覆基板尺寸为50×50×20mm，在保温砖中心开与熔覆基板面积相等的通孔，将熔覆基板置于其中。熔覆基板上表面与保温砖上表面、上加热套筒下沿平齐。
上加热套筒设定500℃，加热平台根据温度梯度需求设置为室温，打开水冷仓，加热平台底部散热，同时保温部件隔绝了上加热套筒与加热平台之间的热交换，采用伸缩热偶分别测量熔覆基板/熔覆层上表面及保温部件下沿位置温度，在产品内控制形成需要的单向温度梯度；
将上下两个伸缩热偶分别置于保温部件上下表面与熔覆基板接触。上加热平台进入保温阶段后，打开上盖，调整激光器位置，进行激光熔覆实验。此时由于炉口散热，熔覆基板上表面温度450℃，下表面温度50℃。即在2cm厚的熔覆基板金属样品中形成了400℃温度梯度。撤回伸缩热偶，防止在激光熔覆实验过程中损坏。采用表3中激光熔覆工艺进行单道次激光熔覆。结果如图4c所示。不同于室温环境激光熔覆层显微组织(图4a)，在本实施例中熔覆基板温度梯度环境下形成的熔覆层，在线框画出的范围内形成了较好的柱状晶，且柱状晶生长方向基本垂直与熔覆基板表面。熔覆层表面及左右晶粒取向不符合要求的部分，在熔覆层搭接的过程中，可以重熔消除。可见，在熔覆基板内建立较大的温度梯度，可以有效的制备柱状晶。如果采用单晶熔覆基板。也可以进行单晶高温合金制备。
尽管为说明目的公开的本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (8)
1.一种激光熔覆环境温度控制装置，其特征在于：包括机架(6)、机架平台(3)上加热套筒(1)、保温套筒(2)、升降加热平台及控制单元，所述机架(6)上部设置机架平台(3)，机架平台(3)上方设置保温套筒(2)，在保温套筒(2)上方设置上加热套筒(1)，升降加热平台包括安装于机架(6)底部的升降机构(5)及位于升降机构(5)上部的加热平台(12)，该加热平台(12)由升降机构(5)驱动在保温套筒(2)内部空间进行升降，在上加热套筒(1)、保温套筒(2)侧壁均设置测温孔，加热平台(12)底部设置有冷却机构，加热套筒(1)、保温套筒(2)、升降机构(5)、加热平台(12)及冷却机构均与控制单元进行控制连接。
2.根据权利要求1所述的激光熔覆环境温度控制装置，其特征在于：在所述上加热套筒(1)上挂装保温部件篮(9)，在该保温部件篮(9)中放置保温部件(10)，保温部件(10)外径与保温套筒(2)内径尺寸匹配，以隔绝上加热套筒(1)与下方保温套筒(2)内部空间之间的热交换；在保温部件(10)中心设置与熔覆基板截面相同的通孔供熔覆基板放置，保温部件篮底部(9)镂空可供熔覆基板通过，所述熔覆基板上表面与保温套筒(2)上表面齐平，所述保温套筒(2)上表面与所述上加热套筒(1)下沿齐平。
3.根据权利要求1所述的激光熔覆环境温度控制装置，其特征在于：所述上加热套筒(1)、保温套筒(2)的测温孔内均可插入可伸缩热偶，所述上加热套筒(1)、保温套筒(2)竖向每10mm开一个测温孔，并均可插入可伸缩热偶。
4.根据权利要求1所述的激光熔覆环境温度控制装置，其特征在于：所述冷却机构为水冷仓(4)，在加热平台(12)底部贴紧设置有水冷仓(4)，水冷仓(4)通入冷却水。
5.根据权利要求1所述的激光熔覆环境温度控制装置，其特征在于：所述的升降机构(5)采用涡轮升降器，并且与激光熔覆系统联动，控制加热平台(12)下降速度与熔覆基板上熔覆层增长速度相等，保持熔覆样品上表面高度不变，保持熔覆工作环境不变。
6.一种基于权利要求1所述激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，其特征在于：包括熔覆层等轴晶控制方法，所述熔覆层等轴晶控制方法的步骤为：
①均匀温度场预置：将熔覆基板(11)置于加热平台(12)上，熔覆基板(11)上表面与上加热套筒(1)下沿平齐，调整设备为均匀温度场模式，在50～500℃范围内，将上加热套筒(1)与加热平台(12)设定相同的温度，熔覆基板(11)在设定温度保温；
②激光熔覆过程：上加热套筒(1)与加热平台(12)继续工作，加热平台(12)高度随着熔覆进程下降，保证熔覆基板(11)/熔覆层上表面高度基本与上加热套筒(1)下沿平齐，降低激光熔覆熔池凝固速度，形成等轴晶，减小凝固裂纹出现几率，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成后缓冷：根据材料种类及需求可以将熔覆样品取出，采用空冷，也可以盖上炉顶盖，采用设定降温曲线降温或者随炉自然冷却，实现缓冷，进一步降低熔覆层与熔覆基板之间残余应力，避免降温过程中产生裂纹。
7.一种基于权利要求2所述激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层显微组织控制方法，其特征在于：包括熔覆层枝晶定向生长控制方法，所述熔覆层枝晶定向生长控制方法的步骤为：
①梯度温度场预置：在加热套筒(1)上挂装保温部件篮(9)，将熔覆基板(11)放入保温部件篮(9)内保温部件(10)的通孔内，熔覆基板(11)上表面与保温部件(10)上表面、上加热套筒(1)下表面齐平，熔覆基板(11)下表面与加热平台(12)贴紧；
②梯度温度场模式下激光熔覆：根据熔覆基板内预置温度梯度需求上加热套筒(1)设定为200-1100℃，加热平台(12)根据温度梯度需求设置室温至500℃之间，打开冷却机构，加热平台(12)底部散热，上加热套筒(1)通过上表面对熔覆基板(11)进行加热，使熔覆基板(11)上表面达到设定温度，保温部件(10)隔绝了熔覆基板(11)侧向对环境的散热；热量只能向熔覆基板(11)底部传递，在熔覆基板(11)底部达到预定温度之前，加热平台(12)对熔覆基板(11)底部加热，当熔覆基板(11)底部达到预定温度，则底部水冷仓(4)帮助散热，加热平台(12)与水冷仓(4)共同控制熔覆基板底部温度恒定，维持熔覆基板上下表面在不同温度，即在熔覆基板内部预置单向梯度温度场，采用位于上加热套筒(1)上沿的第一伸缩热偶(8)测量熔覆基板/熔覆层上表面位置温度，采用位于保温套筒(2)上第二伸缩热偶(7)测量保温部件(10)下沿位置温度，在熔覆基板(11)内控制需要的单向温度梯度；凝固过程中熔覆层熔池内柱状晶逆温度梯度方向生长，在熔覆层内形成单向柱状晶形态的定向晶，直至熔覆完成，形成熔覆基板与熔覆层结合的熔覆样品；
③熔覆完成缓冷：根据材料种类，对于大块熔覆样品，开裂变形风险较小，可在熔覆后立即取出；对于薄壁复杂结构熔覆样品，为了减小应力，防止变形开裂，也可以采用盖上炉顶盖随炉冷却或设定降温曲线冷暖却的方式缓冷。
8.根据权利要求7所述的一种基于激光熔覆环境温度控制装置的熔覆层控制方法，其特征在于：所述上加热套筒(1)设定为200-1100℃，优选的设定为：400～900℃；所述加热平台(12)根据温度梯度需求设置室温至500℃之间，优选的设定为室温～300℃。
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