Με την ταχεία ανάπτυξη της βιομηχανίας κατασκευής εξοπλισμού, η αστοχία και η διάλυση πολλών εξαρτημάτων μηχανικού εξοπλισμού σε σκληρά και πολύπλοκα περιβάλλοντα έχει προκαλέσει τεράστιες οικονομικές απώλειες και πολλές αστοχίες εξοπλισμού. Είναι επείγον να διερευνηθούν αποτελεσματικές και πράσινες αναδυόμενες τεχνολογίες παραγωγής για την ενίσχυση βασικών στοιχείων του νέου εξοπλισμού. Παράταση ζωής και ανακατασκευή απαρχαιωμένου εξοπλισμού. Τα κεραμικά υλικά χρησιμοποιούνται συχνά ως υλικά ενίσχυσης επιφανειών για μεταλλικά μέρη λόγω του υψηλού σημείου τήξης, της υψηλής αντοχής, της χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας και του χαμηλού συντελεστή θερμικής διαστολής. Η κεραμική επίστρωση μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την αντοχή στη φθορά, τη διάβρωση και την αντίσταση στην οξείδωση σε υψηλή θερμοκρασία του υποστρώματος και χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροδιαστημική, την πετροχημική, την κατασκευή μηχανημάτων και άλλους τομείς.
Οι κοινές τεχνικές προετοιμασίας κεραμικής επίστρωσης περιλαμβάνουνεπένδυση λέιζερ, αυτο-πολλαπλασιαστική σύνθεση σε υψηλή θερμοκρασία, εναπόθεση ατμών και θερμικός ψεκασμός. Μεταξύ αυτών, η αυτο-πολλαπλασιαστική σύνθεση σε υψηλή θερμοκρασία έχει απλές διαδικασίες, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας και σύντομο κύκλο παραγωγής, αλλά απαιτεί σκόνη εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας ως πρώτες ύλες. Δεν είναι κατάλληλο για παραγωγή μεγάλης κλίμακας και η διαδικασία αντίδρασης είναι γρήγορη και άβολη για τον ακριβή έλεγχο. η κεραμική επίστρωση που παρασκευάζεται με εναπόθεση ατμού έχει υψηλή καθαρότητα και καλή πυκνότητα, αλλά ο εξοπλισμός είναι ακριβός και η απόδοση παραγωγής χαμηλή. Η κεραμική επίστρωση θερμικού ψεκασμού έχει υψηλή απόδοση και ελεγχόμενο πάχος. Η διαδικασία είναι απλή και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον ψεκασμό τεμαχίων εργασίας με πολύπλοκο σχήμα, αλλά υπάρχουν σχετικά πολλά ελαττώματα όπως πόροι επίστρωσης και χαμηλή δύναμη συγκόλλησης. Η απόδοση επένδυσης λέιζερ είναι υψηλή και η περιοχή επένδυσης είναι επακριβώς ελεγχόμενη. Η προετοιμασία κεραμικών επιστρώσεων έχει απόδοση, κόστος, προστασία του περιβάλλοντος και άλλα πλεονεκτήματα, αλλά η παρασκευασμένη κεραμική επίστρωση μπορεί επίσης να έχει ελαττώματα όπως ρωγμές και πόρους.
Η τεχνολογία επένδυσης λέιζερ μπορεί να λιώσει κεραμικά υλικά για να ξεπεράσει τα δύσκολα χαρακτηριστικά επεξεργασίας τους και να προετοιμάσει κεραμικές επιστρώσεις υψηλής ποιότητας. Η κεραμική επίστρωση που λαμβάνεται με αυτήν την τεχνολογία έχει εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, φυσικές και χημικές ιδιότητες, γεγονός που είναι ευεργετικό για την παράταση της διάρκειας ζωής των εξαρτημάτων, τη μείωση του κόστους και τη μείωση της σπατάλης πόρων. Η επιφανειακή ενίσχυση και ανακατασκευή είναι μια σημαντική κατεύθυνση της πράσινης κατασκευής και ένας αποτελεσματικός τρόπος για την επίτευξη εξοικονόμησης ενέργειας και μείωσης των εκπομπών και την προώθηση της βιώσιμης οικονομικής και κοινωνικής ανάπτυξης. Με τη συνεχή πρόοδο της τεχνολογίας επένδυσης λέιζερ και την αντικατάσταση του εξοπλισμού επένδυσης, η προετοιμασία κεραμικών επικαλύψεων με επένδυση λέιζερ μπορεί να ενισχύσει την επιφάνεια των εξαρτημάτων σε πολύπλοκα περιβάλλοντα και να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της ανακατασκευής, η οποία είναι σύμφωνη με την ιδέα της στρατηγικής βιώσιμης ανάπτυξης που υποστηρίζεται από τη χώρα. Το σχέδιο ανάπτυξης «Made in China 2025» πλησιάζει όλο και περισσότερο. Η κεραμική επίστρωση επένδυσης λέιζερ για ανακατασκευή ανήκει στην κατηγορία της προηγμένης κατασκευής προσθέτων και της πράσινης κατασκευής και υλοποιεί αποτελεσματικά το «14ο Πενταετές» σχέδιο ανάπτυξης ανανεώσιμων πόρων.
1 Κεραμική επίστρωση επένδυσης λέιζερ
Οι κεραμικές επικαλύψεις επένδυσης λέιζερ για ενίσχυση και ανακατασκευή επιφανειών μπορούν να χωριστούν σε σύνθετες κεραμικές επικαλύψεις, σύνθετες επικαλύψεις μετάλλου-κεραμικού, συνθετικές κεραμικές επικαλύψεις laser in situ και νανοσύνθετα κεραμικά ανάλογα με τη σύνθεση του υλικού και την επίστρωση του μηχανισμού διαμόρφωσης.
- Σύνθετη κεραμική επίστρωση: Οι ερευνητές έχουν αναπτύξει μια ποικιλία ευτηκτικών τύπων σύνθετων κεραμικών επικαλύψεων επένδυσης λέιζερ που αποτελούνται από νιτρίδια, βορίδια, καρβίδια και οξείδια. Αυτά τα σύνθετα υλικά που αποτελούνται από κεραμικά πολλαπλών συστατικών έχουν υψηλή αμοιβαία διαλυτότητα και συγγένεια μεταξύ των συστατικών, γεγονός που μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το μέγεθος κόκκων της κεραμικής φάσης, να βελτιώσει την αντοχή και την σκληρότητα της επίστρωσης και να κάνει την επίστρωση πιο σταθερή από τις μονοφασικές κεραμικές επικαλύψεις. Καλές θερμοφυσικές ιδιότητες και εξαιρετικές ιδιότητες όπως αντοχή στη φθορά και στη διάβρωση.
- Σύνθετη επίστρωση μετάλλου-κεραμικού: Η σύνθετη επίστρωση μετάλλου-κεραμικού είναι ένας συνδυασμός κεραμικής φάσης (φάση ενίσχυσης) και μετάλλου ή κράματος (φάση συγκόλλησης), έτσι ώστε να μπορεί να αποκτήσει καλή διαβρεξιμότητα μεταλλικών υλικών και αξιοσημείωτη σκληρότητα κεραμικής φάσης, αντοχή στη φθορά, και αντοχή στη διάβρωση. Η ταχεία θέρμανση και στερεοποίηση κατά τη διαδικασία επένδυσης με λέιζερ καθαρίζει τους κόκκους στη σύνθετη επίστρωση μετάλλου-κεραμικού και κατανέμει ομοιόμορφα την πυρίμαχη κεραμική φάση ενίσχυσης στην επίστρωση στη φάση συνδετικού, γεγονός που αυξάνει την αντοχή της επίστρωσης. , για να αποκτήσετε την επίδραση των εξαιρετικών ιδιοτήτων των μετάλλων και των κεραμικών.
- Επί τόπου σύνθεση κεραμικών επικαλύψεων: Η επί τόπου σύνθεση κεραμικών επικαλύψεων σχηματίζει σωματίδια κεραμικής φάσης προσθέτοντας διαφορετικές σκόνες στοιχείων σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και λόγω του σχηματισμού της αντίδρασης, τα κεραμικά σωματίδια θα πυρηνωθούν και θα αναπτυχθούν αυθόρμητα, έτσι το Η κατανομή είναι ομοιόμορφη, η πυκνή δομή, η ενισχυμένη συγκόλληση διεπαφής και η σημαντικά μειωμένη απώλεια απόδοσης, ξεπερνά τα ελαττώματα της κακής σύνδεσης διεπαφής, τη συσσωμάτωση σωματιδίων, τις ρωγμές και άλλα ελαττώματα που υπάρχουν στην άμεση προσθήκη κεραμικών φάσεων.
Οι κεραμικές επικαλύψεις με επένδυση λέιζερ παρουσιάζουν εξαιρετικά πλεονεκτήματα στην τροποποίηση της επιφάνειας νέων προϊόντων ή στην ανακατασκευή κατεστραμμένων εξαρτημάτων, αλλά στη διαδικασία προετοιμασίας κεραμικών επιστρώσεων, υπάρχουν επίσης κοινά ελαττώματα όπως πόροι, διαχωρισμός στοιχείων και ρωγμές. Με βάση τις αρχές και τα χαρακτηριστικά των επικαλύψεων που παρασκευάζονται με επένδυση λέιζερ, οι ερευνητές θα βελτιστοποιήσουν την ποιότητα των κεραμικών επικαλύψεων από τις πτυχές των παραμέτρων της διαδικασίας επένδυσης με λέιζερ, της δομής επίστρωσης, του συστήματος υλικού επίστρωσης και της διάφορης μορφοποίησης υποβοηθούμενης από τη διαδικασία.
2 Κατεύθυνση εφαρμογής κεραμικής επίστρωσης επένδυσης λέιζερ
Τα τελευταία χρόνια, βιομηχανίες όπως η κατασκευή μηχανημάτων, οι μεταφορές, η αεροδιαστημική, τα πετροχημικά και η βιοϊατρική έχουν θέσει υψηλότερες απαιτήσεις για τη φέρουσα ικανότητα και τη διάρκεια ζωής των τεμαχίων σε κόπωση. Στοχεύοντας στα προβλήματα που υπάρχουν σε διαφορετικές συνθήκες εργασίας, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνολογία επισκευής ενίσχυσης και ανακατασκευής επιφανειών επένδυσης λέιζερ για να προετοιμάσουν μια σειρά λειτουργικών επιστρώσεων για την αντιμετώπιση της αστοχίας των τεμαχίων εργασίας. Σύμφωνα με τις διαφορετικές λειτουργίες των κεραμικών υλικών, οι κεραμικές λειτουργικές επικαλύψεις που παρασκευάζονται με επένδυση λέιζερ μπορούν χονδρικά να χωριστούν σε τέσσερις τύπους:
- Κεραμικές επικαλύψεις ανθεκτικές στη διάβρωση με επένδυση λέιζερ, υλικά σε σκληρά διαβρωτικά περιβάλλοντα (όπως υπεράκτια πετρέλαιο, πλατφόρμες γεώτρησης φυσικού αερίου, υδροηλεκτρικοί σταθμοί, χημικά εργοστάσια, ορυχεία κ.λπ.) πρέπει να ενισχύσουν την επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας και να ανακατασκευάσουν τα κατεστραμμένα μέρη για να αντισταθούν στη διάβρωση ζημιές, ανθεκτικές στη διάβρωση επιστρώσεις μπορούν να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού και να μειώσουν το κόστος συντήρησης.
- Κεραμική επίστρωση ανθεκτική στη φθορά επένδυσης λέιζερ, η φθορά είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος αστοχίας πολλών υλικών μηχανικής, η τριβή και η φθορά υπό σκληρές συνθήκες εργασίας (βαρύ φορτίο, υψηλή θερμοκρασία, υψηλή ταχύτητα κ.λπ.) θα μειώσουν τη διάρκεια ζωής του τεμαχίου εργασίας. Οι ερευνητές βελτιώνουν τη σκληρότητα και την αντοχή στη φθορά των τεμαχίων κατεργασίας προετοιμάζοντας κεραμικές επιστρώσεις με εξαιρετικές ιδιότητες κατά της φθοράς και κατά της τριβής, παρατείνοντας έτσι τη διάρκεια ζωής.
- Κεραμική επίστρωση θερμικού φραγμού επένδυσης λέιζερ, επίστρωση θερμικού φραγμού για την επένδυση του ανθεκτικού σε υψηλή θερμοκρασία, ανθεκτικό στην οξείδωση και ανθεκτικό στη διάβρωση κεραμικό υλικό στο υπόστρωμα, έτσι ώστε να απομονωθεί το υπόστρωμα από το εξωτερικό θερμό αέριο, προστατεύοντας έτσι τα μέρη από τη διάβρωση, την οξείδωση, στρώμα προστασίας από τη θερμότητα για τη βελτίωση της απόδοσης του υποστρώματος και την παράταση της διάρκειας ζωής των εξαρτημάτων. Αυτή η επίστρωση έχει χρησιμοποιηθεί σε διάφορους τομείς μηχανικής, συμπεριλαμβανομένων των κινητήρων εσωτερικής καύσης, των πτερυγίων αεριοστροβίλων κινητήρων αεριωθουμένων, των συσκευών θερμοχημικής μετεπεξεργασίας κ.λπ.
3 Προοπτικές
- Σχεδιασμός νέων υλικών κεραμικής επίστρωσης. Καθώς οι συνθήκες λειτουργίας του εξοπλισμού γίνονται όλο και πιο σκληρές και τα χαρακτηριστικά των κεραμικών υλικών και των μεταλλικών υλικών είναι αρκετά διαφορετικά, είναι απαραίτητο να καινοτομήσουμε ιδέες σχεδίασης υλικών επίστρωσης και να εισαγάγουμε το σχεδιασμό του υλικού και την επαλήθευση απόδοσης, όπως οι υπολογισμοί πρώτης αρχής και οι υψηλές δοκιμές απόδοσης απόδοσης. μέθοδος για την επίτευξη υλικών επίστρωσης με πολλαπλές εξαιρετικές ιδιότητες ταυτόχρονα, για παράδειγμα, ο συνδυασμός κεραμικών και μετάλλων φάσης MAX μπορεί να αποκτήσει ανθεκτικές στη φθορά, ανθεκτικές σε υψηλή θερμοκρασία, ισχυρές και σκληρές επικαλύψεις. Αυτολιπαινόμενα κεραμικά υλικά υψηλής αγωγιμότητας και κεραμικά υπερυψηλής θερμοκρασίας άφνιο/ζιρκόνιο Και άλλα υλικά έχουν επίσης σημαντική αξία ανάπτυξης και εφαρμογής. Η ποικιλία των συστημάτων υλικών μπορεί να διευρύνει το φάσμα εφαρμογών του και να παρέχει περισσότερες επιλογές για τη χρήση διαφορετικών συνθηκών εργασίας.
- Ανάπτυξη νέας διαδικασίας επένδυσης λέιζερ. Η διαδικασία έχει σημαντική επίδραση στη μακροσκοπική μορφολογία και τη μικροδομή της επικάλυψης. Παρόλο που έχει εφαρμοστεί ο συνδυασμός διαδικασίας επένδυσης λέιζερ και δόνησης υπερήχων, ηλεκτρομαγνητικής υποβοήθησης, υποβοήθησης θέρμανσης επαγωγής και άλλων τεχνολογιών, πώς να μειώσετε την τραχύτητα της επιφάνειας της επίστρωσης, να βελτιώσετε την απόδοση διαμόρφωσης επένδυσης, να βελτιώσετε τα χαρακτηριστικά κόπωσης και να βελτιώσετε την επιφάνεια η ποιότητα είναι ακόμα ασαφής. Πρέπει να εξερευνήσετε σε βάθος.