③ 送粉速率

送粉速率决定了同一时间内参与激光熔覆的粉末总量。激光束的能量主要分为两部分，一部分用于熔化粉末材料，一部分用于熔化基体材料。当送粉率 过小时，基体材料就会被过分融化，熔覆层中含有很多基体材料，则熔覆层的性能将会降低。送粉率过大时，只有部分粉末能完全融化，并且粉末会阻挡激光束，使得激光无法充分融化基体，造成稀释率过低，熔覆层易脱落。所以根据粉末选择合适的送粉率。

④ 离焦量

离焦量是指工件表面到激光焦点的距离。在控制熔覆层外观上其主要影响的是熔宽。离焦量增加，则熔宽增大，熔高会减小。

⑤ 搭接率

通常要制备大面积的熔覆层，必须要将单道熔覆层搭接起来，这是因为激光束的光斑直径太小，所以只能通过单道搭接提高熔覆层面积。随着 搭接率的提高，激光 熔覆层的表面 粗糙度将会 降低，但却很难保证搭接部分的表面均匀性[9、10]。如果搭接率太大，熔覆层内会出现大量气孔等缺陷。但是搭接率如果过小，则熔覆层之间会有间隔。所以，要制备光滑的熔覆层要选择合适的搭接率。

⑥ 稀释率

稀释率表示基体材料在熔覆过程中混入熔覆层引起熔覆层元素稀释的程度，其大小表示熔覆层中基体材料所占百分比[11]。通常情况下认为稀释率在4%-10%以内可以获得较好的熔覆层。

（2）送粉式激光熔覆

激光熔覆工艺的送粉方式通常有两类。第一类为预置粉末法，如图1.1所示，是在激光熔覆前就将粉末均匀置于基体材料表面，然后再用激光束照射预 置的涂层表面。第二类是同步 送粉法，是在激光加工过 程中通过送粉器添加材料，就是激光束照 射与粉末送入同时进行。其特点是实时控制送粉速度和送粉量以及及时停止送粉等优点[12]。

图1.1  预置粉末法示意图

同步送粉法常见的是同轴 送粉法。另一种侧向送粉法由于粉末利用率较低，已经逐渐被淘汰。同轴送粉法如图1.2所示。同轴送粉法由于粉末于激光束同轴，激光束利用率高，并且粉末也不易堵塞，近年已经获得广泛应用。

图1.2  同轴送粉法示意图

1.3  激光熔覆粉末材料

1.3.1  激光熔覆材料

利用激光熔覆技术制备良好性能的熔覆层，熔覆材料的选择是很关键的。由于激光熔覆的目的是提升基体材料的性能，所以选择的激光熔覆材 料应该具备以下几种条件：

（1）熔覆材料与基体相比，应该具有一定强化性 能；

（2）为了避免熔覆层有很大的内应力，熔覆材料的性能应该与基体相近[13]；

（3）如果是通过同步送粉法的熔覆粉末，应该要求粉末具有良好的流动性；

   （4）熔覆材料能在基体材 料上完好的铺展开，有利于得到平 整的熔覆层；

（5）熔覆材料应具有良好的隔气、造 渣等能力。

   目前，常用的自熔性粉末包含钴 基、镍 基和铁 基自熔性合金粉末。自熔性粉末的特点是：自熔性好，结合能力好；在基体上的铺展能力好。陶瓷粉末也是常用的激光熔覆材料，一般用于提升熔覆层的耐磨、耐蚀性。但是由于其与金属基体之间的热扩散率等相差较大，在应用中很难获得理想涂层。

除上述材料外，复合粉末也常常作为熔覆材料使用，将自溶性粉末与陶瓷粉末混合的复合涂层已经得到广泛的应用。复合涂层结合了两种粉末的优点，与基体的结合好，并且熔覆层也具备一定强韧性。

1.3.2  WC/Co基合金复合材料

钴基合金由于具有良好的耐蚀性、耐 高温性等性能，常用于电力、冶金、石化等领域[14]。钴基合金的热物理性能均与钢铁 材料十分接近，制备出的熔覆层能观察到明显的熔池，并且制备的钴基合金涂层均匀致密。但是采用单一钴基合金制备的涂层在一些对硬度及耐磨性能要求很高的工作环境中，很难满足要求[5]。为了进一步提高涂层性能，通常选择加入硬质粉末形成复合涂层。WC粉末因其优良的耐磨性和硬度以及便利的取材成为硬质相粉末的首选材料。 碳化钨颗粒 具有能跟金 刚石媲 美的硬度，作为硬质相，而钴粉末熔化后与基体有良好的冶金结合有一定的韧性[15]。并且根据研究表明硬度越大的涂层，其热疲劳性能也越好[16]。