1.选题目的及意义

1.1目的、意义

本次的课题为“金属基复合材料激光沉积工艺与性能研究”，主要研究的是钴基合金材料，通过激光熔覆技术使钴基合金和水溶性陶瓷复合粉末材料在基体表面形成熔覆层，以增强基体材料的耐热、耐磨、耐蚀等性能^[1-4]。

激光熔覆技术已成为表面工程中一个活跃的研究领域^[2]。20世纪以来，特别是最近十几年的高速发展使得科学技术的发展对设备零部件的表面性能要求越来越高，尤其是在一些极端情况下如何保证材料表面的优良性能，成为了国内学者关注的重点^[1]。激光熔覆技术作为一种新型的材料表面改性技术,可在低成本基材上制备高性能表面熔覆层,可代替大量的高级合金,以节约贵重、稀有的金属材料,提高基材的综合性能,降低能源消耗^[3]。钴基合金具有高硬度、良好的抗热疲劳、抗热腐蚀、耐磨蚀和焊接性，广泛应用于航空、航天、石油、化工、船舶等行业。钴基合金粉在激光作用下熔化时具有良好的润滑性，可获得致密性好和表面光滑平整的熔覆层，为激光成型件的制备打下基础^[4];钴基合金还具有良好的热稳定性，在进行激光加工制造时，材料利用率高还具有良好的综合机械性能^[5]。

激光熔覆工艺经过将近半个世纪的发展,已完全从实验室进入到了实际工业应用。激光熔覆技术是一种新兴的表面处理技术,有着很好的发展前景。同时,激光熔覆工艺也存在着一些技术上的难题,由于熔覆层和基体材料的温度梯度和热膨胀系数的差异,可能在熔覆层中产生多种缺陷^[6]。因此，为拓宽激光熔覆技术的应用领域，对其工艺以及性能性能的研究具有重大的意义。

1.2国内外研究现状

目前国内外激光熔覆研究的报导很多，无论是理论研究还是应用研究均异常活跃，它的发展为工程材料制备耐磨、耐蚀等性能的表面涂层开辟了广阔的应用前景。其中以钴基合金粉末为熔覆材料已经在在工业、医疗事业以及目前的新兴的3D打印技术等方面有广泛的应用。

激光熔覆技术，也被称为激光堆焊技术，是一种涉及计算机、光学、材料、物理、化学等多门学科的有效且实用的表面处理技术^［7］。它是在上个世纪60年代提出，随后在1974年底由美国AVCO 公司D．S．Gnanamuthn提出专利申请，并于1976年授权的一项阐述高能激光熔覆的专利^［8－9］。20世纪70年代中后期，海外激光熔覆的发展速度并不迅速。激光表面处理发表的论文篇数远少于切割和焊接，切割方面的论文数量大约是表面处理方面论文的3倍，焊接方面的论文数量居中^［10］。进入80年代之后，激光熔覆技术才得到了迅猛的发展，结合各种新型技术的发展，激光熔覆技术又焕发出了新的活力^{［11－12］}。

在不对基体材料产生大的影响的前提下，激光熔覆能在基体表面形成具有优良性能的合金熔覆层^［13］，从而降低成本、提高效益，节约贵重稀有金属材料的使用^［14］。因此，不管是在国内还是国外，激光熔覆的发展一直备受关注和重视。随着激光熔覆研究的不断深入,无论在熔覆材料体系的开发及工艺研究方面,还是在熔覆硬件系统的设计方面,都取得了相当大的成就^[15]。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施