レーザークラッディングは、光学、機械学、電子工学、材料科学、検出と制御などの複数の分野を含む新しいコーティング技術です。これは高度なレーザー製造をサポートする重要な技術であり、従来の製造方法では対処できない問題を解決でき、国によって強力に支援および推進されているハイテク分野です。-現在、レーザークラッディング技術は、新しい材料の準備、金属部品の迅速な直接製造、故障した金属部品のグリーン再製造のための重要な手段となっており、航空宇宙、石油、自動車、機械製造、造船、金型製造などの業界で広く使用されています。レーザークラッド技術の工業化を促進するために、世界中の研究者が関連する主要技術について体系的な研究を実施し、大きな進歩を遂げてきました。国内外の多数の研究論文、会議論文、特許では、レーザー クラッディング装置、材料、プロセス、監視と制御、品質検査、プロセス シミュレーションに関する研究など、レーザー クラッディング技術とその新しい応用例が紹介されています。しかし、現在に至るまで、レーザークラッディング技術はまだ広く工業化されていません。その理由には、政府の指導、レーザー クラッディング技術自体の成熟度の限界、レーザー クラッディング技術の一般の受け入れレベルなどが含まれます。したがって、レーザー クラッド技術が包括的な産業応用を達成するには、プロモーション活動を強化し、市場の需要を重視し、開発を妨げる主要な要因の克服に焦点を当て、エンジニアリング アプリケーションに関わる重要な技術を解決することが不可欠です。{8}}近い将来、レーザークラッド技術の応用分野と強度は拡大し続けると考えられています。
以下にレーザークラッドの応用例をいくつか示します。 レーザービームの集束パワー密度は 10¹⁰~12 W/cm² に達し、材料上で最大 10¹² K/s の冷却速度を達成します。この包括的な特性は、材料科学の新しい分野の成長に強力な基盤を提供するだけでなく、新しい材料や新しい機能性表面を実現するための前例のないツールも提供します。多数の研究で確認されているように、レーザークラッドによって作成される急速な冷却条件は、高温勾配下での平衡からはほど遠いため、凝固構造内に多数の過飽和固溶体、準安定相、さらには新しい相の形成につながります。これは、機能的に傾斜したその場自己生成粒子-複合層を製造するためのまったく新しい熱力学的条件と速度論的条件を提供します。同時に、レーザークラッディング技術を使用した新材料の調製は、極端な条件下で故障したコンポーネントの修理と再製造、および金属部品の直接製造にとって重要な基盤であり、世界中の科学界や企業から高い注目と広範な研究を受けています。現在、レーザークラッディング技術は、鉄-ベース、ニッケル-ベース、コバルト-ベース、アルミニウム-ベース、チタン-ベース、マグネシウム-ベースの材料などの金属-ベースの複合材料を作製するために使用できます。機能的には、耐摩耗性、耐食性、耐高温性、特殊な機能性コーティングなど、単一または複数の機能を備えたコーティングを生成できます。-コーティングを構成する材料系に関しては、二元合金系から多成分系に進化しました。-合金組成設計と多成分系の多機能性は、レーザークラッディングによる新材料の将来の調製にとって重要な開発方向である。新しい研究によると、私の国では鋼-ベースの金属材料が工学用途の主流を占めています。一方、金属材料の故障（腐食、摩耗、疲労など）のほとんどは部品の作動面で発生するため、表面強化が必要です。ワークピースの使用条件を満たすためにその場で大規模な-自己生成粒子-強化鋼-ベースの複合材料を使用することは、材料の無駄であるだけでなく、非常にコストもかかります。一方、生体模倣の観点から見ると、天然生体材料は外層が密で内層が疎であり、硬い外層と丈夫な内層を示します。さらに、天然生体材料の外側から内側への密度-疎さと硬さ-靭性の勾配により、優れた性能特性が得られます。
エンジニアリングにおける材料の特定の使用条件と性能要件に基づいて、強力かつ強靱な結合と段階的な性能変化を備えた新しい表面金属マトリックス複合材料を開発することが緊急に必要とされています。したがって、レーザークラッディングを使用して基板に冶金的接合を施した、段階的に機能するその場自己生成粒子-強化金属マトリックス複合材料の調製は、工学実務において緊急のニーズであるだけでなく、レーザー表面改質技術の開発において避けられない傾向でもあります。レーザークラッディング技術を使用した、その場での-自己生成粒子-強化金属マトリックス複合材料や傾斜機能材料の調製が報告されていますが、ほとんどの研究は微細構造と性能の分析、およびプロセスパラメータ制御の段階にとどまっています。強化相のサイズ、間隔、体積比はまだ制御できません。勾配機能は多層コーティングによって形成されるため、必然的に層間の界面結合が弱くなり、実用化までの道のりは長いことがわかります。{10}制御可能な粒子サイズ、量、分布、適切に適合した強度と靱性を備えた金属マトリックス表面複合材料の調製、およびレーザー クラッディング技術を使用した段階的な機能性とその場での自己生成粒子強化の統合--は、今後の重要な開発方向です。研究内容は次のとおりです。
1. クラッド材料の組成、微細構造、性能設計の技術、方法、原理、およびプロセス実装のための制御技術。
2. レーザークラッディングによって調製された機能的に傾斜したその場自己生成粒子{{4}複合材料における粒子-強化相の析出、成長、強化に関する熱力学モデルおよび速度論モデルの確立。-その場で自己生成された粒子-複合材料。
3. 粒子-強化相の形態、構造、機能、複合組成の生体模倣設計、およびサイズ、量、分布の制御技術。
4. コーティング組成、微細構造、および特性の勾配制御のための原理、重要な要素、およびプロセス方法に関する研究。
5. 巨視的および微視的界面の観察、分析、制御、および特性評価。機能的に傾斜したその場自己生成粒子{{2}強化金属マトリックス複合材-の従来の特性、およびさまざまな使用条件下での摩耗挙動と破損メカニズムの分析とテスト。これらの研究分野におけるブレークスルーは、コーティング-マトリックスの適合性の不一致と亀裂の容易さの問題を解決し、レーザークラッディング技術の応用分野の拡大を促進する可能性があります。