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刀具材料激光表面改性国内外研究概况

      目前国内外与此相关的文献较多,如利用XeCl准分子激光器(波长308nm)照射Al2O3-SiC纳米复合陶瓷试样,能量密度在0.8J/cm3~6.0J/cm3范围内,照射后,表面缺陷消除,形成连续分布的光滑平整的熔化层,并出现亚稳相γ-Al2O3,由于表面形貌的改善和结构的变化,使表面韧性得到提高。W18Cr 4V车刀表面经激光涂覆处理后,对于深切削、快速切削和切削特硬,耐磨性有明显的提高,若以后刀面磨钝为标准,提高近250%;若以前刀面磨钝为标准,提高200%;若以破损为标准,提高近100%。此外车刀前刀面激光处理后,后刀面的耐磨性有明显增长;后刀面激光处理后,前刀面抗月牙洼磨损能力也有一定的提高,但增长幅度不及前者。北京工业大学的宣崇武、张连宝利用激光表面合金化新技术,改变木材加工刀片的表面成分,以提高刀片韧性。激光表面合金化所得的合金化层与刀片基体之间是一种冶金结合,结合力优于各种喷涂层。最佳产品一次刃磨平均产量<20t,但刀片本身折损率>30%。激光合金化处理后的刀片,一次刃磨寿命比最佳产品平均提高3倍左右,且刀刃不崩、不卷、不折断,稍加磨刃可继续使用。李良福在用激光加工法提高刀具耐用度的经验证实,激光强化对改善各种刀具的工作能力有较好的效果。例如T8A、T10A、CrWMn和9Cr钢模具的耐用度可提高若干倍,成型模的寿命较一般热处理后的使用寿命可提高15-19倍,较氮化钴耐磨层的模具提高0.5-1倍。前苏联曾对WC85%+Co15%和WC92%+Co8%两种硬质合金粉末进行激光熔覆试验,使用35-30J的固体脉冲激光和0.1,0.5,1-3Kw的连续CO2激光器,扫描速度2.2-17mm/s,在Y8A工具钢基体上熔覆(WC92+Co8)粉末所得最高显微硬度为HV1180。KJ.Schmaxtjko利用准分子激光对陶瓷材料(Al2O3、ZnO2、Si3N4)的表面直接进行重熔改性,结果表明:陶瓷材料的表面粗糙度从激光改性前的10-15μm,下降到1-4μm,且孔隙率大大下降。A.Detitbon的重熔方式可使表面裂纹和孔隙至少下降50%。

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     最近几年,激光对各种刀具材料表面强化都有不同程度的报导,也有人直接研究了激光对高速刀具的表面强化,虽然激光合金化和熔覆陶瓷层已经取得了关键性的进展,但是在工业实际批量化应用较少,特别是在刀具材料改性方面。

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