Легирование поверхностей лазерное

При воздействии лазерного излучения в результате перегрева расплава повышается предельная растворимость элементов в материале, а в процессе быстрого охлаждения фиксируются полученные высокотемпературные состояния. Это дает возможность получить сплавы с большим содержанием растворенного элемента, т. е. использовать лазерное излучение для локального легирования поверхности материалов различными элементами. [c.13]

Исследования показали, что процесс насыщения поверхности обрабатываемого материала легирующим элементом можно регулировать в довольно широких пределах, изменяя параметры режима обработки. В частности, режим легирования влияет на содержание легирующего элемента в матрице и глубину зоны легирования. Основными параметрами при этом являются длительность, энергия и форма импульса ОКГ, количество импульсов лазерного излучения, подаваемых в одну зону. Особенно наглядно это может быть продемонстрировано на примере легирования поверхности армко-же- [c.30]

Одним из перспективных путей совершенствования процесса насыщения материала легирующими элементами является сочетание электроискрового легирования с лазерной обработкой. При этом в результате электроискрового легирования происходит предварительное нанесение слоя легирующего материала на поверхность матричного материала с частичным внедрением легирующих элементов в матрицу на небольшую глубину [28], а под действием импульсов лазерного излучения обеспечивается более равномерное распределение легирующих элементов в матрице и увеличение, примерно на порядок, глубины зоны легирования. [c.32]

ЛПЛ. Лазерное поверхностное легирование позволяет осуществлять локальную химикотермическую обработку при скоростном нагреве поверхности лазерным лучом. Диффундирующий элемент в виде порошка, составляющей пасты или гальванического покрытия наносится ка обрабатываемую поверхность детали или поступает из окружающей ее газовой среды. [c.497]

Вакуумные методы нанесения покрытий и модифицирования поверхности (электроннолучевой и ионно-плазменный методы, термоионное и катодное распыление, ионная имплантация и др.), а также электроискровое легирование и лазерная обработка основаны на использовании электрической энергии. Источники питания, как правило, являются специализированными и во многих случаях входят в состав установки для нанесения покрытий или обработки поверхности. [c.420]

Лазерное поверхностное легирование. Процесс лазерного поверхностного легирования заключается в расплавлении участка поверхности металла или сплава вместе с добавляемыми легирующими элементами, предварительно нанесенными на обрабатываемый участок (или подаваемыми в зону обработки), что позволяет получить в локальном объеме новый сплав (слой), отличающийся по структуре и свойствам от основного материала. [c.570]

Для повышения твердости поверхности применяют также лазерное легирование. Легирующие присадки в виде порошка предварительно наносят на обрабатываемую поверхность. При облучении лазером поверхности заготовки происходит плавление и взаимное перемешивание порошка и материала заготовки в пределах тонкого поверхностного слоя. [c.298]

Воздействие высокоэнергетического когерентного излучения на материалы как технологический метод характеризуется широкими потенциальными возможностями обработки металлов и сплавов. Особенностями метода лазерной обработки являются локальность и высокая концентрация подводимой энергии. Используемый диапазон плотностей мощности лазерного пучка находится в пределах Wp = 10 -10 Вт/см . Разработаны перспективные технологии обработки поверхности материалов, позволяющие осуществлять плавление, термо-упрочнение и легирование приповерхностных слоев конструкционных и инструментальных материалов. Варьируя технологическими параметрами, можно обеспечить изменение скоростей нагрева и охлаждения, размеров зон обработки, формировать структуру материалов и получать модифицированные слои с требуемыми свойствами. [c.255]

Лазерное легирование заключается в насыщении материала легирующими элементами посредством диффузии предварительно нанесенного слоя под воздействием лазерного пучка. При этом достигается высокая концентрация легирующих компонентов в поверхностных слоях материалов. Лазерная наплавка состоит в расплавлении нанесенного на изношенную поверхность изделия слоя материала под воздействием излучения высокой плотности мощности. За счет этого достигается проплавление материала нанесенного слоя и основы, что способствует повышению их адгезионной прочности. [c.258]

В ряде случаев из-за того, что упрочнение в результате структурных превращений является недостаточным для повышения эксплуатационных характеристик поверхности, целесообразно в процессе обработки вводить легирующие элементы. Для осуществления процесса лазерного легирования необходимо, чтобы температура металла на поверхности достигала значений, немного превышающих тем- [c.116]

Лазерное оплавление напыленных покрытий - один из способов улучшения их свойств. Структура оплавленных лазером слоев характеризуется чрезвычайной дисперсностью, отсутствием оксидных включений и пор. Содержание легирующих элементов в оплавленных участках мало отличается от исходного. При лазерном оплавлении покрытий на оптимальном режиме, полученных напылением, можно добиться такого состояния поверхности, при котором последующая механическая обработка представляет собой отделку (например, шлифование). Поверхностное легирование - это введение в оплавленный слой практически любых легирующих элементов и даже карбидов. Продолжительность процесса измеряется секундами, в то время как при химико-термической обработке (ХТО) - часами. Регулируя мощность лазерного луча, продолжительность нагрева, скорость вращения изделия и шаг перемещения луча, можно достичь различной ширины оплавления 0,05...5 мм. [c.315]

Применяют способы упрочнения при лазерной обработке без изменения химического состава поверхности вследствие фазовых превращений при быстром нагреве и последующем охлаждении, а также за счет ударной волны из-за испарения верхних слоев металла при частичном изменении химического состава поверхностного слоя (лазерное легирование) путем расплавления последнего и добавления легирующих элементов лазерным плакированием посредством нанесения на поверхность восстанавливаемой детали материала, его нагрева, растекания и затвердевания при охлаждении. [c.554]

Возможно также осуществление электроискрового поверхностного легирования или внедрения ионов легирующего компонента методом ионной имплантации или лазерной обработки поверхности. При этом в ряде случаев отпадает необходимость последующей диффузионной термообработки. Наиболее рациональным оказывается катодное модифицирование, т. е. введение эффективного катодного компонента в поверхностный слой защищаемого металла, склонного к пассивации. При этом положительный эффект [c.326]

В основе лазерного легирования рабочих поверхностей режущего инструмента лежит введение присадок в процессе лазерного нагрева. С помощью лазерного излучения осуществляется процесс азотирования и науглероживания поверхности инструментальных материалов, а также ее легирование различными тугоплавкими металлами (Ti, А1, Zr и др.). При этом выбор систем легирования проводится целенаправленно в зависимости от условий эксплуатации режущего инструмента. Образующиеся новые фазы и соединения резко повышают микротвердость поверхностного слоя, а в некоторых случаях увеличивают и его теплостойкость. [c.106]

При реализации процессов легирования используемые энергетические характеристики лазерного излучения несколько выше, чем при термОупрочнении, так как энергия используется на расплавление слоя обмазки и на пере-плавление поверхности подложки. Определенные проблемы связаны с выбором коэффициента перекрытия при легировании из обмазок в связи с тем, что в процессе обработки происходит выгорание обмазки в местах, непосредственно прилегающих к зоне лазерного воздействия. Поэтому целесообразно вести обработку с перекрытием только по одной координатной [c.570]

При исследованиях тепловых процессов малой длительности на поверхности твердого тела (например, при наносекундном лазерном отжиге полупроводниковых кристаллов после легирования примесями) для термометрии также сразу стали разрабатываться активные методы, основанные на отражении или рассеянии лазерного [c.10]

Распространенность методов Л Т. Количество статей, посвященных разработке и применению методов ЛТ, достигло в начале 2001 г. приблизительно двухсот. Десятки лабораторий, связанных с микротехнологией, разработали или освоили по крайней мере по одному методу ЛТ. Благодаря ЛТ в 90-е годы впервые за время существования микротехнологии (й 30 лет) появилась реальная возможность проводить систематическое изучение температурных режимов поверхности при плазмохимическом нанесении и травлении тонких пленок, их эпитаксиальном наращивании, быстром термическом окислении кремния, лазерном отжиге легированных монокристаллов и ряде других операций. Исследовательские группы, первыми применившие методы ЛТ, получили существенное информационное преимущество, поскольку традиционные методы термометрии практически не позволяли достигать надежных результатов в области микротехнологии. [c.196]

При лазерном поверхностном легировании в заданные участки поверхности вводятся различные компоненты, которые, смешиваясь с основным материалом, образуют сплавы или композиции [c.525]

Поверхностное легирование лазерным излучением имеет ряд преимуществ по сравнению с ранее известными способами. Это экономия легирующего материала, минимальная последующая обработка и отсутствие необходимости термической обработки. Лазерное легирование весьма нетребовательно к геометрии поверхности, характеризуется высокой производительностью и несложным контролем. Важная его особенность - хорошая воспроизводимость геометрических параметров и физико-механических свойств обработанной поверхности. [c.365]

В области охраны окружающей среды экологически чистые технологии нанесения (получения) защитных и защитно-декора-тивных покрьггий на металлы и полимеры, в том числе путем плазменной, плазмохимической и радиационно-термической обработки безотходные и малоотходные технологии в гальваническом производстве и при консервации эффективные методы поверхностного легирования металлов и лазерной обработки поверхности в целях повыщения коррозионной стойкости [c.132]

Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / Под ред. Дж. Поута. М. Машиностроение, 1987. 424 с. [c.443]

В отличие от результатов, полученных в процессе легирования поверхности железа, при проведении экспериментов на образцах из стали ШХ15 в области воздействия лазерного излучения наблюдается образование трех явно выраженных зон. Одна из этих зон (наибольшая по объему) является твердым раствором легирующего элемента на основе железа. Затем расположены две ЗТВ закалки и отпуска. Глубина зоны легирования также достигает 300—400 мкм. Н.а характеристики обработанной поверхности большое влияние оказывает выбор легирующего элемента. Так, при легировании молибденом и титаном наблюдается значительно большее увеличение микротвердости в зоне лазерного воздействия, чем при легировании ниобием. [c.29]

Качество детали в значительной степени определяется свойствами ее поверхностного слоя. Наряду с традиционной химико-термической обработкой в последние годы нашли применение новые эффективные процессы, такие, как лазерная обработка поверхности металла с целью повышения стойкости против изнашивания и коррозии, лазерное легирование поверхности металла, плазмомеханическая обработка металла, плазменное напыление износостойких, коррозионно-стойких покрытий, плазменное напыление нитрида титана на инструмент, повышающее износостойкость режущего инструмента в 2—3 раза. [c.351]

В отличие Ьт лазерного поверхностного легирования, при лазерной наплавке или напылении наносимый материал полностью покрывает обрабатываемые участки поверхности. Его предварительно наносят на поверхность изделия с последующим лазерным оплавлением или вводят в лазерный пучок, где он расплабляется или испаряется, а затем осаждается на облучаемой поверхности в виде расплавленных частиц или конденсата. При этом атомы материала основы не проникают в значительных количествах в центральные или верхние слои наплавленного либо напыленного материала. Процессы взаимодействия в этом случае протекают лишь в узкой области на границе раздела между основным и нанесенным материалами. Лазерная наплавка позволяет получать биметаллические структуры. [c.526]

Лазерное легирование поверхности деталей осуществляется следующим образом. Легирующий материал может наноситься на обрабатываемую поверхность накатыванием фольги из легирующего элемента, электролитическим осаждением, плазменным напылением и т.д. Однако при всех перечисленных способах тепловое сопротивление между легирующим элементом и насыщаемой матрицей повышено. Для устранения этого недостатка электроискровое легирование (как подготовительный процесс) сочетается с лазерной обра- [c.365]

На рис. 94 показан выхлопной клапан автомобильного двигателя, рабочая поверхность которого была подвергнута лазерному легированию, что позволило значительно повысить его износостойкость, коррозионную стойкость и противоударную прочность [4]. [c.117]

Значительные возможности повышения надежности узлов трения от-крьгоаются при использовании лазерных излучений для направленного изменения фрикционных свойств поверхностей трения.Посредством лазерной обработки осуществляется закалка поверхности, наплавка износостойких покрытий, легирование поверхностного слоя. [c.22]

Упрочненный слой имеет высокую твердость и износостойкость. Твердость слоя, измеренная методом Виккерса на приборе ПМТ-3, составляет 1000—1400 НУ и зависит от материала электрода. Общий слой электроискрового упрочнения состоит из верхнего белого нетравящегося слоя и нижнего переходного диффузионного слоя с переменной концентрацией легирующих примесей и карбида, с сильно измененной исходной структурой, постепенно переходящей в структуру основного металла. В большинстве случаев нижний слой по глубине несколько больше верхнего. В связи с наличием ди( узионного слоя в структуре упрочненного металла возможно многослойное упрочнение, в том числе с образованием разнолегированных слоев. Последующее воздействие лазерного излучения улучшает свойства упрочненной поверхности, легированной электроискровым методом, и снижает степень ее шероховатости. [c.275]

В основе лазерной закалки лежит воздействие на поверхностный слой инструмента высококонцентрированного истонника энергии - лазерного луча. Так же, как и при лазерном легировании, этот способ модификации поверхности реализуется без объемного нагрева инструментального материала и является локальным. [c.106]

При взаимодействии лазерного пучка с поверхностью происходит генерация гармоник, которые можно наблюдать в отраженном свете. Интенсивность второй гармоники зависит от кристаллической структуры поверхности, что было показано для таких материалов, как алюминий, медь, серебро, никель, кремний (ссылки в [2.38]). Интенсивность второй гармоники пропорциональна квадрату мощности лазерного пучка, причем коэффициент пропорциональности увеличивается в 80 раз при переходе от гладкой поверхности к шероховатой [2.39]. Влияние шероховатости на интенсивность рассеяния связано с локальным усилением электрического поля на микроостриях. Для диагностики поверхности методом генерации второй гармоники применяют обычно лазер на алюмо-иттриевом гранате, легированном неодимом, с длинами волн 1,064 или 0,532 мкм, энергией в импульсе порядка 300 мДж и длительностью импульса ри 10 не. [c.57]

Лазерный отжиг широко применяется при восстановлении кристаллической структуры легированных полупроводников. Для изменения поверхностных свойств полупроводников производят ионную имплантацию - облучение пучком ионов с энергией в десятки и сотни килоэлектрон-вольт. При этом в результате столкновения ионов с атомами полупроводника нарушается кристаллическая структура и возникают точечные дефекты, дислокации, кластеры, а при больших дозах происходит аморфизация поверхности. [c.523]

Основные параметры обработки выбираются таким образом, чтобы нагрев матрицы был минимальным, а скорость кристаллизации (охлаждения) - наибольщей. В зависимости от свойств матрицы и легирующих компонентов скорость сканирования луча лазера колеблется в пределах 12... 1270 см/мин, при этом время плавления металла в данной точке не превышает 0,1...1,5 с. Производительность лазерного легирования довольно высокая при обработке, например, рабочих поверхностей клапана двигателя внутреннего сгорания она составляет 2400 деталей в 1 ч. [c.366]

Рабочие поверхности вырубных пуансонов, как и других инструментов, работают в различных условиях. Основную нагрузку несёт режущая кромка, которая должна обладать повышенной поверхностной динамической прочностью и износостойкостью. Для обеспечения благоприятных условий резания и достаточной поверхностной динамической прочности режущая кромка вырубных пуансонов должна иметь оптимальный радиус скругления, что обеспечивается его виброобработкой. Для повьппения поверхностной динамической прочности и износостойкости вырубных пуансонов их рабочая кромка должна бьггь легирована материалами, обеспечивающими это, что осуществляется лазерным легированием. [c.444]

Сейчас трудно назвать какой-либо раздел естественных наук, который в той или иной степени не касался бы явлений на границах раздела твердых фаз. Не говоря уже об электронике и каталитической химии, проблема поверхности остро интересует специалистов в области конструкционных материалов (порошковая металлургия), магнитологов (новые магнитные материалы), оптиков и радиофизиков (пленочные слоистые структуры). Даже специалисты в области ядер-ной физики вынуждены иметь дело с явлениями на поверхности (проблема второй стенки термоядерного реактора). Большая армия биологов, геофизиков и геохимиков интенсивно изучает сложные межфазные процессы в мембранах клеток, в пористых неорганических и органических веществах. Чрезвычайно большое значение имеют технические аспекты физики поверхности в электронной и космической технике, в таких современных технологиях, как молекулярная эпитаксия, ионное легирование, лазерная обработка материалов и др. [c.8]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...