[发明专利]一种中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法

权利要求书

1.一种中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于，它包括步骤：

1)入射的一束或多束激光经光学变换后在基体表面附近汇聚成一个聚焦光斑或同轴的多个聚焦光斑，其中，聚焦光斑为环形或类环形；

2)喷涂材料输入到激光束的中空区域内传送，并在射流动能推动下形成一束超音速粒子射流向基体表面喷射；

3)粒子射流与同轴的聚焦光斑交汇，喷涂粒子吸收激光能量被加热至软化或全熔化，同时基体表面的待沉积区域吸收部分激光能量被加热至软化但未熔化态；

4)大量喷涂粒子在基体表面的待沉积区域发生超音速碰撞，实现液相或固相沉积；

其中：

在1)中：若干束激光的每束激光各自通过一套光学镜片进行光学变换，在基体表面附近共同汇聚成一个类环形聚焦光斑；或者，一束激光通过一套光学镜片进行光学变换，在基体表面附近汇聚成一个环形聚焦光斑；或者，一束激光通过一套光学镜片进行光学变换，在基体表面附近汇聚成多个环形聚焦光斑，其中，各聚焦光斑分离地同轴分布；或者，若干束激光的每束激光各自通过一套光学镜片进行光学变换，在基体表面附近汇聚成多个环形聚焦光斑，其中，各聚焦光斑分离地同轴分布；

在执行1)-4)时，令粒子射流和聚焦光斑一起相对于基体表面按照设定轨迹持续移动，从而喷涂粒子在基体表面不断沉积叠加形成涂层。

2.如权利要求1所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

在汇聚成聚焦光斑之前，入射的激光经光学变换形成若干互相之间具有间隙的激光束，喷涂材料从间隙送入至激光束中心光轴位置，而后在激光束的中空区域内沿中空光轴传送以及形成超音速粒子射流。

3.如权利要求1或2所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

所述喷涂材料为金属粉末或非金属粉末或金属粉末与非金属粉末混合而成的复合粉末，所述喷涂材料的粒度为纳米级或微米级。

4.如权利要求1或2所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

所述射流为常温高压惰性气体或压缩空气形成的气体射流，或者所述射流为常温混有固体颗粒的液体射流；

所述喷涂粒子在到达基体表面时的飞行马赫数大于1。

5.如权利要求1或2所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

所述聚焦光斑距离基体表面的离焦量为0至30mm，所述聚焦光斑的外圆直径范围为0.1mm～10mm。

6.如权利要求1或2所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

粒子射流和聚焦光斑相对基体表面的移动速度为1m/min～100m/min。

7.如权利要求1或2所述的中心同轴送粉式超音速激光喷涂方法，其特征在于：

在所述步骤1)-4)执行结束，完成一个喷涂循环后，继续送粉并进行下一个喷涂循环来实现涂层的增厚，或者中断送粉并进行下一个喷涂循环来提高已沉积的涂层质量。