激光熔覆層裂紋產生的原因

激光熔覆是一個快速加熱和快速冷卻的過程。在短時間內，熔覆材料和基底需要先熔化成液態，再由液態轉變成固態。在這個過程中，熔覆層受到外界的約束產生內應力，當內應力超過熔覆層的屈服強度時，就會產生裂紋。裂紋引起的殘余內應力主要包括熱應力、微結構應力和約束應力，其中熱應力對裂紋的影響**。

(1)熱應力

由于熔覆層溫度與室溫有較大的溫差，不同材料的熱膨脹系數不同，熔覆層的冷卻收縮率也不同，收縮率差異產生的應力就是熱應力。曾通過模擬多通道激光熔覆的分析表明，激光熔覆過程中熔覆層熱脹冷縮，導致熔覆層變形和熱應力不一致。

(2)組織應力

在整個激光熔覆過程中，熔覆材料和基體的表面熔化成液態金屬，液態金屬結晶成固態金屬，熔覆層最終冷卻凝固，由于微觀組織的不均勻轉變而產生的內應力。

(3)約束應力

其形成原因有二:一是由于激光熔覆是一個快冷快熱的過程，熔池中先熔化的材料受熱膨脹，受到周圍冷卻器基體的約束，產生壓應力;其次，在固態冷縮過程中，加熱的復合涂層在其他部分受到較冷基體的約束，產生拉應力。研究表明，激光熔覆中韌性遠小于脆性引起的拉應力是產生裂紋的主要原因。