激光表面合金化(LSA)作為一種材料表面改性技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。激光表面合金化是利用激光輻照來加熱工件，并使之熔化至所需深度，添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪馗淖兓谋砻娴幕瘜W(xué)成分、組織和性能，利用快速冷卻形成新的非平衡微觀結(jié)構(gòu)，從而提高材料的耐磨損、耐疲勞和耐腐蝕性能。利用激光表面合金化能在一些廉價(jià)的母材表面制備出耐磨、耐蝕、耐高溫的合金化層，從而大幅度降低材料成本。近些年來，隨著激光器性能的不斷完善和大功率激光器的開發(fā)，激光表面合金化技術(shù)得到了迅速發(fā)展，特別是在鋼鐵材料方面的應(yīng)用取得很大進(jìn)展?？蛇M(jìn)行激光表面合金化的主要鐵基合金有：工業(yè)純鐵、普通碳鋼、合金鋼、工具鋼和鑄鐵等。

　　一、提高鋼鐵材料的耐磨性

　　通過添加碳化物、硼化物等硬質(zhì)粒子或C，N，B，W，Ti 及 Cr 等元素，原位生成碳化物、氮化物、硼化物或金屬間化合物可提高基體的硬度和耐磨性。例如，在球墨鑄鐵軋輥表面進(jìn)行B4C，WC，TiC 及 Cr2C3混合粉末的激光合金化。結(jié)果表明，合金化層中形成了固溶體、馬氏體、殘余奧氏體和大量的碳化物，顯微硬度由基體的500 HV提高到1201 HV，耐磨性達(dá)到基體的1.6倍。另外，在球墨鑄鐵表面進(jìn)行超細(xì)TiC 和 Cr2C3混合粉末的激光合金化，合金化層中形成先共晶奧氏體、萊氏體、TiC、Cr7C3和Cr23C6等相，使基體的硬度和耐磨性能顯著提高。另外，很多研究人員也選擇了碳化物硬質(zhì)相加金屬或合金組成的混合粉末進(jìn)行激光表面合金化來提高基體的耐磨性。例如，在70MnV 軋輥鋼表面進(jìn)行NiCr-Cr3C2混合粉末的激光合金化，合金化層中形成Cr7C3、Fe3C 等相，耐磨性比基體提高7.8倍左右。又如，在304不銹鋼表面進(jìn)行WC+Ni+NiCr混合粉末的激光合金化，合金化層中包含了未分解的WC，W2C，M23C6及M6C 等相，硬度達(dá)到了1350 VHN，比基材的硬度(220 VHN)提高了5倍多。另有報(bào)道，加入稀土氧化物也能提高基體表面的耐磨性。如在40Cr鋼表面進(jìn)行Mo+Y2O3混合粉末激光合金化，可以提高40Cr鋼的硬度和耐磨性。

　　二、提高鋼鐵材料的耐蝕性

　　通過激光處理在碳鋼表面加入Cr，Mo及Ni等元素可提高其耐蝕性。例如，在45鋼表面進(jìn)行鉻鉬硼合金化，可獲得高耐蝕性的合金復(fù)合涂層，合金化層在鹽酸中的抗腐蝕性能得到顯著提高。又如，把低碳鋼熱浸在熔融的鋁池中，然后對(duì)熱浸鋁化低碳鋼進(jìn)行激光表面合金化處理，生成的抗腐蝕性FeAl和Fe3Al 等相，使低碳鋼的耐蝕性提高了5倍。

　　三、提高鋼鐵材料的耐高溫和抗疲勞性能

　　利用激光合金化對(duì)基材表面添加Co，Cr及Mo等元素可提高合金化層的耐高溫和抗疲勞性能。例如，用預(yù)涂Cr粉的方法對(duì)灰鑄鐵進(jìn)行激光表面合金化，可以提高灰鑄鐵的抗熱疲勞性。合金化層中的Cr含量隨預(yù)置涂層厚度的增加而增加，其抗熱疲勞性能也隨之得到提高。