激光熔覆技术是采用激光束在选定工件表面熔覆一层特殊性能的材料,以改善其表面性能的工艺。由于熔覆成形的金属制件可得到常规加工方法难以获得的极高的表面硬度和耐磨性,因此在工业上有着广泛的应用前景。然而目前制约激光熔覆技术工业化应用的一大障碍是熔覆层的裂纹问题。在激光熔覆过程中,材料的熔化、凝固和冷却都是在极快的条件下进行的,因熔覆材料与基体材料的热物性差异以及成形工艺等因素影响,在熔覆过程中必然产生热应力,其形态表现为拉应力。熔覆层表面在拉应力的作用下出现裂纹,严重影响了激光熔覆试件的质量,大大限制了激光熔覆工艺在企业中推广应用及批量工作生产。抑制激光熔覆层的开裂行为对开拓该技术的生产应用具有现实的意义,目前所采用的方法主要有:(1)调整应力状态,尽可能降低拉应力;(2)优化工艺方法和参数,尽可能减少熔覆层的开裂;(3)添加合金元素,提高熔覆层抗开裂能力。本论文结合国家自然科学基金资助项目“超声微塑变锻调控高能束熔覆层开裂行为与磨损特性”(No.50775106),研究激光熔覆层开裂行为与调控的实验研究方法。选用CoNiCrWC复合涂层为熔覆层,先在基材表面高速火焰喷涂CoNiCrWC复合涂层,再采用激光熔覆的工艺方法,既能提高熔覆层材料与基材的结合性,又能使基材表面熔覆一层高硬度、耐强腐蚀性的材料。熔覆层裂纹是激光熔覆热应力,即拉应力作用的结果,如果能减少熔覆层拉应力或转变拉应力为压应力,则能够达到减小或消除熔覆层裂纹的目的。本文研究不同的熔覆层厚度,不同的基材预热温度,以及在激光熔覆的同时进行微锻造作用熔覆层,熔覆实验完成后,在光学显微镜下观测裂纹形貌,分析影响熔覆层开裂行为的因素,并找到调控熔覆层开裂行为的较好实验方案。实验研究结果表明:1.涂层厚度对熔覆层开裂行为有一定的影响,熔覆层裂纹宽度随着涂层厚度增大而增大;2.基材预热温度对熔覆层开裂行为有一定的影响,通过增加预热温度能有效抑制裂纹发生;3.在激光熔覆的同时进行高频微锻造作用熔覆层,熔覆层表面发生微塑性变形,熔覆层原有的拉应力转变为压应力,即可减小或消除激光熔覆裂纹。选择适当的熔覆参数,提高基材预热温度,在激光熔覆的同时进行高频微锻造作用,使激光熔覆表面合金层产生微塑性变形,激光熔覆层特有的明显而规则枝状结晶组织被锻碎,激光熔覆层的开裂行为明显好转。