CN213232496U - 激光熔覆设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种激光熔覆设备，该激光熔覆设备包括激光熔覆机、强脉冲能量束/粒子束发生装置和延时触发装置，激光熔覆机包括激光器和激光束喷嘴。在激光熔覆机将熔覆材料激光熔覆于基材上并形成第一熔覆层后，通过延时触发装置延时适当的滞后时间，触发强脉冲能量束/粒子束发生装置对基材与激光熔覆层之间形成的界面进行冷加工处理，消除基材与第一熔覆层之间形成的界面热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质的突变，并在基材与激光熔覆层之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层，增强第一熔覆层的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能，以及激光熔覆层与基材之间的结合强度，提高第一熔覆层的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。

Description

激光熔覆设备

技术领域

本实用新型属于激光熔覆技术领域，特别地，涉及一种激光熔覆设备。

背景技术

激光熔覆技术是20世纪70年代随着大功率激光器的发展而兴起的一种新的表面改性技术，其利用高能量激光束将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化，高能量激光束移开后自激冷却形成稀释率极低，与基材呈冶金结合的表面改性涂层。由于激光熔覆可以获得高硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温涂层和抗氧化等优良特性，激光熔覆技术被广泛应用于国防军工、航空航天、矿山机械、石油化工、汽车船舶、模具冶金等行业，实现表面改性、零件修复、涂层加工、堆积成形等。

当前，激光熔覆设备在激光熔覆过程中，由于激光熔覆层和基材的热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质存在差异，激光熔覆层一般会产生晶格缺陷、气孔、裂纹、变形和表面不平整等缺陷，不仅造成激光熔覆层的抗冲击等性能变差，并且降低了激光熔覆层与基材之间结合的强度，导致激光熔覆层在高温、高压等工作条件下容易出现开裂现象。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种激光熔覆设备，以解决现有技术中存在的激光熔覆层中存在缺陷，造成激光熔覆层的性能变差，且降低激光熔覆层与基材之间的结合强度，导致激光熔覆层容易出现开裂的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种激光熔覆设备，包括：

激光熔覆机，用于将熔覆材料激光熔覆于基材上，以在所述基材上形成第一熔覆层，所述激光熔覆机包括用于产生激光束的激光器和用于引导所述激光束辐照至加工区域并将熔覆材料喷出至所述基材上的激光束喷嘴；

强脉冲能量束/粒子束发生装置，用于产生强脉冲能量束或粒子束，对所述基材与所述第一熔覆层之间形成的界面进行冷加工处理，以在所述基材与所述第一熔覆层之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层；以及

延时触发装置，用于在所述激光熔覆机激光熔覆所述基材后的预设延迟时间内，触发所述强脉冲能量束/粒子束发生装置工作，所述延时触发装置与所述强脉冲能量束/粒子束发生装置电性相连。

进一步地，所述第一熔覆层上熔覆有若干层第二熔覆层，若干所述第二熔覆层于所述第一熔覆层上沿所述第一熔覆层的厚度方向层叠叠置，所述第一熔覆层与所述第二熔覆层之间的界面处形成有连续渐变的过渡层，且相邻两层所述第二熔覆层之间的界面处形成有连续渐变的过渡层。

进一步地，所述预设延迟时间为所述激光熔覆机将熔覆材料激光熔覆后的10^-6sec～10sec内。

进一步地，所述强脉冲能量束的辐照面积为10-6mm²～104mm²，频率为1～107/sec，波长为280nm～1200nm，单脉冲的脉宽为10-14sec～10-9sec，单脉冲的能量密度为0.01mJ/mm²～100J/mm²，总能量密度为0.01J/mm²～100J/mm²。

进一步地，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置为强脉冲电子束发生器、强脉冲离子束发生器或超快激光脉冲发生器中的一种。

进一步地，所述激光熔覆机还包括用于输出由所述激光器产生的激光束和/或由所述强脉冲能量束/粒子束发生装置产生的强脉冲能量束的扫描振镜。

进一步地，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置设于所述激光熔覆机上，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置与所述激光束喷嘴对应设置。

进一步地，所述激光熔覆设备还包括用于将所述强脉冲能量束/粒子束发生装置产生的强脉冲能量束传输至加工区域的传输件，所述传输件的一端与所述强脉冲能量束/粒子束发生装置的输出端口相连。

进一步地，所述传输件为光纤或真空管。

进一步地，所述激光熔覆设备还包括按照预设轨迹移动所述激光束喷嘴的移动机构和控制所述移动机构工作的控制器，所述激光束喷嘴与所述移动机构相连。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，与现有技术相比，至少具有如下有益效果之一：

本实用新型实施例中的激光熔覆设备，通过设置强脉冲能量束/粒子束发生装置，在激光熔覆机将熔覆材料激光熔覆于基材上并形成第一熔覆层后，通过强脉冲能量束/粒子束发生装置产生的强脉冲能量束或粒子束，对基材与第一熔覆层之间形成的界面进行快速地冷加工处理，消除基材与第一熔覆层之间形成的界面热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质的突变，避免激光熔覆层和基材的热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质存在差异而产生晶格缺陷，以及受到热应力作用而产生微裂纹，可增强第一熔覆层的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。并且，在激光熔覆机激光熔覆基材后，通过延时触发装置延时适当的滞后时间，触发强脉冲能量束/粒子束发生装置对基材与第一熔覆层之间形成的界面进行冷加工处理，以在基材与第一熔覆层之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层，不仅增强了第一熔覆层与基材之间的结合强度，有效防止第一熔覆层出现开裂，还可避免在第一熔覆层产生晶格缺陷、气孔、裂纹变形和表面不平整等缺陷，可增强硬度和抗压强度，从而进一步增强第一熔覆层的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例一提供的激光熔覆设备的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的激光束喷嘴的剖视结构示意图；

图3为采用本实用新型实施例一提供的激光熔覆设备在基材上熔覆有激光熔覆层的剖视结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的激光熔覆设备的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-激光熔覆机；11-激光器；12-激光束喷嘴；121-喷嘴本体；122-喷嘴口；123-激光通道；124-熔覆材料输送通道；13-操作台；

2-强脉冲能量束/粒子束发生装置；3-延时触发装置；4-基材；

5-激光熔覆层；51-第一熔覆层；52-第二熔覆层；53-过渡层；

6-扫描振镜；7-传输件；8-移动机构。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本申请的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在其中一个实施方式中”的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，现对本实用新型实施例提供的激光熔覆设备进行说明。本实用新型实施例提供的激光熔覆设备，包括激光熔覆机1、强脉冲能量束/粒子束发生装置2和延时触发装置3。请结合参阅图3，激光熔覆机1用于将熔覆材料激光熔覆于位于加工区域的基材4上，以在基材4上形成第一熔覆层51。激光熔覆机1包括激光器11和激光束喷嘴12，激光器11产生激光束可以通过激光束喷嘴12引导并辐照至加工区域，同时激光束喷嘴12可将熔覆材料喷出至加工区域的基材4上，以使激光熔覆机1能够将熔覆材料快速激光熔覆于位于加工区域的基材4上。可以理解地，激光熔覆机1还包括设于加工区域内的操作台13，以便于放置基材4。强脉冲能量束/粒子束发生装置2用于产生强脉冲能量束或粒子束，利用强脉冲能量束或粒子束对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面进行冷加工处理，以在基材4与第一熔覆层51之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层53，消除基材4与第一熔覆层51之间形成的界面热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质的突变，进而避免激光熔覆“热加工”方法产生点、线、面上晶格的缺陷和热应力产生的微裂纹。并且，该激光熔覆设备还包括延时触发装置3，延时触发装置3与强脉冲能量束/粒子束发生装置2电性相连，以在激光熔覆机1激光熔覆基材4后的预设延迟时间内，触发强脉冲能量束/粒子束发生装置2工作，可根据选择的激光熔覆参数以及激光熔覆后基材4表面应力的要求，选择合适的冷加工处理滞后时间，对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面进行无热传导效应的冷加工，使基材4与第一熔覆层51之间形成的界面处原子或分子瞬间(几十飞秒到几百皮秒)相互扩散形成连续渐变过渡层53，可更好地消除界面上热学(热膨胀系数等)和力学(杨氏模量等)性质的突变，进而避免热加工产生的热应力与点、线、面晶格的缺陷，以及热应力产生的微裂纹，可以提高激光熔覆再制造航空发动机部件的耐高温、耐高压性能及耐用寿命。

本实用新型实施例提供的激光熔覆设备，与现有技术相比，通过设置强脉冲能量束/粒子束发生装置2，在激光熔覆机1将熔覆材料激光熔覆于基材4上并形成第一熔覆层51后，通过强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束或粒子束，对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面进行快速地冷加工处理，消除基材4与第一熔覆层51之间形成的界面热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质的突变，避免激光熔覆层和基材4的热学(热膨胀系数)和力学(杨氏模量)性质存在差异而产生晶格缺陷，以及受到热应力作用而产生微裂纹，可增强第一熔覆层51的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。并且，在激光熔覆机1激光熔覆基材4后，通过延时触发装置3延时适当的滞后时间，触发强脉冲能量束/粒子束发生装置2对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面进行冷加工处理，以在基材4与第一熔覆层51之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层53，不仅增强了第一熔覆层51与基材4之间的结合强度，有效防止第一熔覆层51出现开裂，还可避免在第一熔覆层51产生晶格缺陷、气孔、裂纹变形和表面不平整等缺陷，可增强硬度和抗压强度，从而进一步增强第一熔覆层51的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。

在其中一个实施方式中，在对基材4或工件进行修复再制造时，熔覆材料可为同一种熔覆粉末/液体。而在对工件进行表面涂覆时，熔覆材料可为不同种类的熔覆粉末/液体。在对由同一种熔覆粉末/液体熔覆形成的界面或由不同种类的熔覆粉末/液体之间形成的界面进行再加工时，区别仅在于所需单脉冲能量密度大小与形成熔覆层的厚度呈正相关。

请参阅图3，在其中一个实施方式中，第一熔覆层51上激光熔覆有若干层第二熔覆层52，若干第二熔覆层52于第一熔覆层51上沿第一熔覆层51的厚度方向层叠叠置，第一熔覆层51与第二熔覆层52之间的界面处形成有连续渐变的过渡层53，且相邻两层第二熔覆层52之间的界面处形成有连续渐变的过渡层53。

该实施例中，通过采用上述方案，在第一熔覆层51上熔覆有若干层第二熔覆层52，使若干第二熔覆层52于第一熔覆层51上沿第一熔覆层51的厚度方向层叠叠置，并利用强脉冲能量束/粒子束发生装置2分别对第一熔覆层51与第二熔覆层52之间的界面和相邻两层第二熔覆层52之间的界面进行加工处理，使得第一熔覆层51与第二熔覆层52之间的界面处形成有连续渐变的过渡层53，且相邻两层第二熔覆层52之间的界面处形成有连续渐变的过渡层53，在基材4表面增加激光熔覆层厚度的同时，也增强了第一熔覆层51与第二熔覆层52之间和相邻两层第二熔覆层52之间的结合强度，有效防止第二熔覆层52出现开裂，还可避免在第二熔覆层52产生晶格缺陷、气孔、裂纹变形和表面不平整等缺陷，可增强激光熔覆层的硬度和抗压强度，从而进一步增强第熔覆层的抗冲击、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等性能。

在其中一个实施方式中，预设延迟时间为激光熔覆机1将熔覆材料激光熔覆后的10^-6sec～10sec内，以使强脉冲能量束/粒子束发生装置2对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面、第一熔覆层51与第二熔覆层52之间形成的界面、相邻两层第二熔覆层52之间形成的界面加工处理的效果。

在其中一个实施方式中，强脉冲能量束的辐照面积为10^-6mm²～10⁴mm²，频率为1～10⁷/sec，波长为280nm～1200nm，单脉冲的脉宽为10^-14sec～10^-9sec，单脉冲的能量密度为0.01mJ/mm²～100J/mm²，总能量密度为0.01J/mm²～100J/mm²，以使强脉冲能量束/粒子束发生装置2对基材4与第一熔覆层51之间形成的界面、第一熔覆层51与第二熔覆层52之间形成的界面、相邻两层第二熔覆层52之间形成的界面加工处理的效果。

在其中一个实施方式中，强脉冲能量束/粒子束发生装置2为强脉冲电子束发生器、强脉冲离子束发生器或超快激光脉冲发生器中的任意一种。当强脉冲能量束/粒子束发生装置2为强脉冲电子束发生器时，强脉冲电子束发生器对应产生强脉冲电子束。当强脉冲能量束/粒子束发生装置2为强脉冲离子束发生器时，强脉冲离子束发生器对应产生强脉冲离子束。当强脉冲能量束/粒子束发生装置2为超快激光脉冲发生器时，超快激光脉冲发生器对应产生超快激光脉冲。以超快激光脉冲发生器为例，当激光熔覆机1将熔覆材料激光熔覆于基材4表面形成连续或准连续激光熔覆层之后的10^-6sec～10sec内，采用超快激光强脉冲对激光熔覆机1激光熔覆的界面进行无热传导效应的冷加工，使界面处原子或分子瞬间(几十飞秒到几百皮秒)相互扩散形成连续渐变过渡层53，消除了界面上热学(热膨胀系数等)和力学(杨氏模量等)性质的突变，与热加工产生的热应力与点、线、面晶格的缺陷，以及热应力产生的微裂纹，可以提高激光熔覆再制造航空发动机部件的耐高温、耐高压性能及耐用寿命。此外，超快激光强脉冲的使用，能够对航空发动机表面起到激光冲击强化的作用，可以增加其表面硬度，以及耐磨、耐腐蚀、耐疲劳等性能。当然，也可应用该激光熔覆设备再制造其它产品(如模具、轴承、齿轮等)，同样可以提高其耐高温高压、耐磨损、耐腐蚀、耐疲劳，增强表面硬度与耐用寿命。

请参阅图1，在其中一个实施方式中，激光熔覆机1还包括用于输出由激光器11产生的激光束和由强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束的扫描振镜6。该实施例中，通过采用上述方案，设置扫描振镜6，通过扫描振镜6输出由激光器11产生的激光束和由强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束，使激光器11发出的激光束和强脉冲能量束/粒子束发生装置2发出的脉冲能量束通过同一扫描振镜6输出，可精简激光熔覆设备的光路结构设计和增强激光熔覆设备的激光熔覆效果。当然，在另一个实施方式中，也可以设置两个扫描振镜6，激光器11发出的激光束和强脉冲能量束/粒子束发生装置2发出的脉冲能量束分别通过不同的扫描振镜6输出，以使激光器11发出的激光束和强脉冲能量束/粒子束发生装置2发出的脉冲能量束分别形成不同的光路，可任意调整两个同的光路的走向，可提高激光熔覆设备激光熔覆的精确性。

请参阅图1，在其中一个实施方式中，强脉冲能量束/粒子束发生装置2设于激光熔覆机1上，强脉冲能量束/粒子束发生装置2与激光束喷嘴12对应设置。该实施例中，通过采用上述方案，将强脉冲能量束/粒子束发生装置2设于激光熔覆机1上，使强脉冲能量束/粒子束发生装置2与激光束喷嘴12对应设置，有利于精简激光熔覆设备的结构，减小设备的占用空间。

请参阅图4，在另一个实施方式中，激光熔覆设备还包括用于将强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束传输至加工区域的传输件7，传输件7的一端与强脉冲能量束/粒子束发生装置2的输出端口相连。该实施例中，通过采用上述方案，设置将强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束传输至加工区域的传输件7，这样就可以将强脉冲能量束/粒子束发生装置2独立设置于激光熔覆机1外部，可增强强脉冲能量束/粒子束发生装置2设置的灵活性，并便于维修和更换强脉冲能量束/粒子束发生装置2。

在其中一个实施方式中，传输件7为光纤或真空管，通过光纤或真空管将强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束传输至加工区域的基材4上，对基材4上的激光熔覆层进行加工处理。可以理解地，激光熔覆层可以是上述任一实施例中的第一熔覆层51，也可以是上述任一实施例中的第二熔覆层52，激光熔覆层还可以同时包括上述任一实施例中的第一熔覆层51和第二熔覆层52。

请参阅图1，在其中一个实施方式中，激光熔覆设备还包括按照预设轨迹移动激光束喷嘴12的移动机构8和控制移动机构8工作的控制器(图中未示出)，激光束喷嘴12与移动机构8相连，控制器与移动机构8电性相连。该实施例中，通过采用上述方案，设置有通过预设有控制程序的控制器控制移动机构8工作，泽科通过移动机构8带动激光束喷嘴12按照预设轨迹移动，以对加工区域的工件进行熔覆加工。

可以理解地，在其中一个实施方式中，移动机构8可以是驱动激光束喷嘴12直线移动的直线模组，也可以是驱动激光束喷嘴12旋转的转盘旋转机构。当然，移动机构8还可以是控制驱动激光束喷嘴12沿任意路径移动的机械手。由于直线模组、转盘旋转机构和机械手均可直接采用本领域技术人员所公知的结构与原理实现，在此不赘述。

可以理解地，请参阅图2，在其中一个实施方式中，激光束喷嘴12包括喷嘴本体121、与喷嘴本体121的喷嘴口122连通的激光通道123和与喷嘴本体121的喷嘴口122连通的熔覆材料输送通道124。则在使用时，通过激光束喷嘴12将激光束辐照至加工区域的基材4或工件的同时，可通过激光束喷嘴12将熔覆材料喷射至加工区域的基材4或工件上，有利于提高激光熔覆效率。

本实用新型实施例提供的激光熔覆设备的基本工作原理及加工过程：

1)将熔覆材料输送至激光束喷嘴12；

2)驱动激光束喷嘴12按照预设轨迹移动并喷出熔覆材料在基材4或工件上，通过激光熔覆机1的激光器11发出的激光束对基材4或工件进行熔覆处理，以在基材4或工件上形成第一熔覆层51；

3)重复步骤2)中的操作，在步骤2)中的第一熔覆层51上形成多层上下层叠的第二熔覆层52；并通过强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束，对基材4或工件与第一熔覆层51之间的界面以及第一熔覆层51、第二熔覆层52之间的界面以及相邻第二熔覆层52之间的界面进行再加工(无热传导效应的冷退火)，并在上述界面处分别形成连续渐变过渡层53。

其中，上述步骤中，强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束时，再加工的单脉冲能量密度d由下式得到：d＝P/(f×S)，式中d为单脉冲能量密度，单位J/mm²；P为功率，单位W或J/sec；f为重复频率，单位为脉冲数/sec；S为聚焦面积，单位mm²。

其中，上述步骤中，强脉冲能量束/粒子束发生装置2产生的强脉冲能量束时，再加工的脉冲能量束总能量密度D由下式得到：D＝d×f×t，式中，D为总能量密度，单位J/mm²；d为单脉冲能量密度，单位J/mm²；f为重复频率，单位为脉冲数/sec；t为辐照时间，单位为sec。

其中，步骤3)中强脉冲能量束为强脉冲电子束、强脉冲离子束、超快激光脉冲(脉冲飞秒激光脉冲、皮秒激光脉冲)中的任意一种。

其中，步骤3)中的再加工为边熔覆边加工，超快激光脉冲再加工始于原激光熔覆后10^-6sec～10sec内，面积为10^-6mm²～10⁴mm²，重复频率为1～10^-7/sec，波长为280nm～1,200nm，单脉冲的脉宽为10^-14sec～10-⁹sec，单脉冲的能量密度为0.01mJ/mm²～100J/mm²，总能量密度为0.01J/mm²～100J/mm²。

其中，步骤3)中的再加工也可以为形成一层或多层第二熔覆层52后再进行加工，会对第二熔覆层52及所产生的各种界面进行无热传导效应的冷退火，重复频率为1～10^-7/sec，波长为280nm～1,200nm，单脉冲的脉宽为10^-14sec～10^-9sec，单脉冲的能量密度为0.01mJ/mm²～100J/mm²，总能量密度为0.01J/mm²～100J/mm²。

其中，在超快激光束总能量密度D一定时，再加工面积与再加工时间成正比。

采用本实用新型实施例提供的激光熔覆设备进行激光熔覆的方法的具体应用的实施例，其主要包括以下步骤：

实施例1

本实施例的激光熔覆方法，包括以下步骤：

1)将镍基合金切割打磨，形成V形缺口；

2)将镍基合金粉末输送至激光束喷嘴12，喷出在镍基合金V型缺口上形成镍基合金熔覆层；镍基合金熔覆层的厚度为0.1mm；

3)一边熔覆一边对镍基合金基底与镍基合金熔覆层之间的界面采用飞秒激光脉冲进行无热传导效应的冷退火，在界面处形成连续渐变过渡层53，即得，再加工面积为1×10^-4mm²，重复频率为1,000/sec，波长为1064nm，飞秒脉冲能量束中单脉冲的脉宽为150fs，单脉冲的能量密度为10mJ/mm²，飞秒强脉冲能量束总能量密度为10J/mm²。

4)一边熔覆一边对镍基合金基底与镍基合金熔覆层的界面采用飞秒激光脉冲加工，在界面处形成连续渐变过渡层53，熔覆激光与飞秒激光脉冲加工的时间差为0.1s。

实施例2

本实施例的激光熔覆方法，包括以下步骤：

1)将镍基合金切割打磨形成光滑平面；

2)将铝硅熔覆粉末输送至激光束喷嘴12，喷出在镍基合金层上形成铝硅合金涂层；铝硅涂层的厚度为0.05mm；

3)在熔覆镍基合金层表面涂覆铝硅合金层后0.1s内，采用皮秒强脉冲能量束进行无热传导效应的冷退火，在界面处形成连续渐变过渡层53，即得；面积为1×10^-4mm²，频率为1,000/sec，波长为1064nm，皮秒单脉冲的脉宽为10ps，单脉冲的能量密度为1mJ/mm²，总能量密度为1J/mm²。

4)一边熔覆一边对镍基合金基底与铝硅层熔覆层采用皮秒激光脉冲进行冷退火再加工，会在界面处形成连续渐变过渡层53，熔覆激光与皮秒激光脉冲再加工的时间差为0.1s。

实施例3

本实施例的激光熔覆方法，包括以下步骤：

1)将镍基合金切割打磨形成光滑平面；

2)将铝硅激光熔覆粉末输送至激光束喷嘴12，喷出在镍合金层上形成铝硅合金涂覆层；铝硅涂层的厚度为0.05mm；

3)形成一层铝硅合金涂覆层后，对镍基合金基底与铝硅合金涂覆层之间的界面采用皮秒激光脉冲进行冷退火再加工，会在界面处形成连续渐变过渡层53，即得；皮秒激光脉冲重复频率为100/sec，波长为1064nm，皮秒激光脉冲的脉宽为10ps，单脉冲的能量密度为10mJ/mm²，皮秒强脉冲能量束总能量密度为10J/mm²。

4)一边熔覆一边对镍基合金基底与铝硅层熔覆层采用皮秒激光脉冲进行冷退火再加工，会在界面处形成连续渐变过渡层53，熔覆激光与皮秒激光脉冲再加工的时间差为0.2s

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种激光熔覆设备，其特征在于，包括：

激光熔覆机，用于将熔覆材料激光熔覆于基材上，以在所述基材上形成第一熔覆层，所述激光熔覆机包括用于产生激光束的激光器和用于引导所述激光束辐照至加工区域并将熔覆材料喷出至所述基材上的激光束喷嘴；

强脉冲能量束/粒子束发生装置，用于产生强脉冲能量束或粒子束，对所述基材与所述第一熔覆层之间形成的界面进行冷加工处理，以在所述基材与所述第一熔覆层之间形成的界面处形成连续渐变的过渡层；以及

延时触发装置，用于在所述激光熔覆机激光熔覆所述基材后的预设延迟时间内，触发所述强脉冲能量束/粒子束发生装置工作，所述延时触发装置与所述强脉冲能量束/粒子束发生装置电性相连。

2.如权利要求1所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述第一熔覆层上熔覆有若干层第二熔覆层，若干所述第二熔覆层于所述第一熔覆层上沿所述第一熔覆层的厚度方向层叠叠置，所述第一熔覆层与所述第二熔覆层之间的界面处形成有连续渐变的过渡层，且相邻两层所述第二熔覆层之间的界面处形成有连续渐变的过渡层。

3.如权利要求1所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述预设延迟时间为所述激光熔覆机将熔覆材料激光熔覆后的10^-6sec～10sec内。

4.如权利要求1所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述强脉冲能量束的辐照面积为10^-6mm²～10⁴mm²，频率为1～10⁷/sec，波长为280nm～1200nm，单脉冲的脉宽为10^-14sec～10^{- 9}sec，单脉冲的能量密度为0.01mJ/mm²～100J/mm²，总能量密度为0.01J/mm²～100J/mm²。

5.如权利要求1所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置为强脉冲电子束发生器、强脉冲离子束发生器或超快激光脉冲发生器中的一种。

6.如权利要求1所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述激光熔覆机还包括用于输出由所述激光器产生的激光束和/或由所述强脉冲能量束/粒子束发生装置产生的强脉冲能量束的扫描振镜。

7.如权利要求1至6任一项所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置设于所述激光熔覆机上，所述强脉冲能量束/粒子束发生装置与所述激光束喷嘴对应设置。

8.如权利要求1至6任一项所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述激光熔覆设备还包括用于将所述强脉冲能量束/粒子束发生装置产生的强脉冲能量束传输至加工区域的传输件，所述传输件的一端与所述强脉冲能量束/粒子束发生装置的输出端口相连。

9.如权利要求8所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述传输件为光纤或真空管。

10.如权利要求1至6任一项所述的激光熔覆设备，其特征在于，所述激光熔覆设备还包括按照预设轨迹移动所述激光束喷嘴的移动机构和控制所述移动机构工作的控制器，所述激光束喷嘴与所述移动机构相连。

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