博一建材讯：存在的问题
激光重熔法工艺简单、操作灵活，可以自由控制重熔层深度。合适的激光工艺参数可以避免涂层材料被过度熔化的基体所稀释，从而保证了涂层材料原有的性能，如高硬度、高耐磨性等。但是，激光表面重熔工艺由于所用陶瓷涂层材料熔点大大高于金属基体，且它们之间的热膨胀系数、弹性模量和导热系数相差极大，在激光辐照之后形成的熔池区域的温度梯度很大，由此所产生的热应力易导致裂纹和涂层剥落。而且，等离子喷涂时金属基体与陶瓷粉末之间的相容性较差，熔融金属不能很好地浸润固体陶瓷粉末也易出现裂纹和孔洞。因此，裂纹的产生、涂层的剥落和孔洞的出现是激光重熔陶瓷涂层过程中存在的主要问题。
裂纹、剥落和气孔的产生原因
等离子喷涂陶瓷涂层的激光重熔存在裂纹、剥落和气孔等问题，其产生原因大致在以下几个方面：
(1)陶瓷耐热冲击性差、断裂韧性值低，在激光照射的急剧加热、冷却条件下易产生裂纹。
(2)熔融陶瓷的粘度高，膨胀的气体不易溢出。
(3)等离子喷涂陶瓷层和金属基体之间只限于物理结合，热传导率低的陶瓷因局部加热而容易剥离。
(4)激光的急剧加热和冷却，气孔中的气体膨胀溢出也是形成裂纹的一个原因。
(5)热应力造成裂纹：吴新伟等将决定激光熔覆层宏观、微观质量的因素综述为激光参数(激光功率、光束模式、光斑直径、激光波长)、材料特性(基体导热性、熔点、线膨胀系数；过渡层材料导热性、线膨胀系数、涂层材料对激光束的吸收率)、加工工艺(等离子喷涂陶瓷的厚度、等离子喷涂工艺、激光光斑移动速度、多道搭接时的搭接率)、环境条件(保护气体、预热、缓冷条件)，然而重熔加热过程中实际可调的参数并不多，因为母材及涂层材料是根据工况并考虑其工艺特点而选定的，激光器一旦选定，相应的光学条件也就给定了。实验表明［4］，激光熔化层裂纹产生的原因主要与激光束的不均匀加热和熔化层的不均匀冷却有关。激光束扫过涂层表面时，被照射区域融化成液态，其它区域仍然处于室温。激光扫过后，熔化区中心冷却较慢，周边冷却较快，从而在熔化层内产生很大的热应力，热应力超过涂层断裂强度时，便在熔化层产生裂纹。
陶瓷涂层的激光重熔过程中光斑移动速度对熔覆层裂纹率影响也很大。当输出功率及光斑直径不变时，随扫描速度的增加，裂纹从无到有。因为扫描速度增加，被处理材料的表面温度下降速率加快，温度梯度增加，使热应力增加，当热应力超过材料的强度极限时，导致裂纹产生。
(6)涂层材料相结构的变化引起涂层碎裂或脱层：在等离子喷涂Al2O3过程中，熔融颗粒飞溅到基体表面，其凝固速度极快，原来的稳定型α-Al2O3则以一个或多个亚稳定的多晶型形态(η-Al2O3，δ-Al2O3)出现，只有当颗粒由液态骤冷时才产生γ-Al2O3［6］。激光表面重熔等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层时，会促使涂层中的亚稳定相γ-Al2O3向稳定相α-Al2O3转变，这种相结构的变化将导致热传导率下降，因而引起的固化收缩和残余应力造成涂层碎裂和脱层等缺陷。
(7)应力集中和“二次裂纹”出现形成宏观裂纹：激光重熔的确改善了等离子陶瓷涂层与基体的结构性能。但激光重熔却导致了陶瓷层明显的各向异性，在基体一侧局部位置有裂纹形成。等离子喷涂时，熔融粒子在基体上碰撞，喷涂态陶瓷呈疏松的片状结构，结合强度低。经激光处理后，呈枝晶组织，结构致密。由于涂层与基体界面处存在杂质和缺陷，易于出现应力集中，导致裂纹萌生区。另外，涂层本身也存在杂质和缺陷，裂纹首先在此薄弱地方扩展到涂层内，形成“二次裂纹”，当裂纹发展到涂层表面时，形成宏观裂纹。
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