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申请/专利权人：中国科学院工程热物理研究所

摘要：本发明公开了一种轧辊梯度耐磨强化层的双激光熔锻增材再制造方法，首先利用高速连续激光对金属粉末进行高温熔覆，通过控制激光功率、扫描速度及送粉量，确保金属粉末在抵达轧辊表面前已达熔融状态，以减少热输入和稀释率，形成熔覆层。随后，在熔覆层刚凝固且仍处于高温软化态时，立即采用无约束层脉冲激光进行冲击锻打，优化调节激光冲击能量和频率，确保冲击深度至少等于或大于熔覆层与热影响层厚度之和，实现熔锻修复层的全面压应力状态。通过多次重复上述步骤，形成多层具有梯度渐变耐磨强化结构的熔锻修复层，有效提升轧辊的整体耐磨性和力学性能，即使表层磨损，下一层仍维持其梯度耐磨结构，保证了修复后轧辊的长期稳定运行。

主权项：1.一种轧辊梯度耐磨强化层的双激光熔锻增材再制造方法，用于在待修复轧辊表面制备出梯度耐磨强化涂层，从而同时提高轧辊表面的耐磨性能和疲劳寿命，其特征在于，所述方法在实施时至少包括如下步骤：SS1.采用高速连续激光对金属粉末进行高温熔覆，从而在待修复轧辊基体表面上形成一熔覆层，并通过优化调整高速连续激光的功率、扫描速度及金属粉末的送粉量参数，使得金属粉末在抵达待修复轧辊基体表面前达到熔融状态，以最大限度减少对基体表面的热输入并降低稀释率，并确保在基体表面上基本不产生熔池，仅形成极浅热影响层，其中：所述高速连续激光的功率控制在2-5Kw，扫描速度控制在3000mms左右，并根据所述高速连续激光的功率及扫描速度控制金属粉末的送粉量，需确保金属粉末在抵达待修复轧辊基体表面前达到充分熔融状态，最大限度减少对基体表面的热输入，确保基体表面基本不产生熔池，并控制熔覆层的厚度在0.025-0.500mm，且需降低熔覆层中基体材料的稀释率至不高于1%；SS2.在所述熔覆层刚凝固且仍处于高温软化态而屈服强度较低的时间窗口内，利用无约束层脉冲激光对熔覆层进行冲击锻打形成为熔锻修复层，并通过优化调节脉冲激光的冲击能量和频率来控制其冲击深度，确保激光冲击深度至少等于或大于熔覆层和热影响层的厚度之和，使得熔锻修复层的全部区域处于完全消除拉应力的压应力状态，熔锻修复层由表及里依次形成为鱼鳞状微结构层-细化晶粒层-高密度位错层的梯度渐变耐磨强化结构，其中：激光冲击锻打采用的脉冲激光器的脉冲频率为10-100Hz，脉冲能量为0.5-2J，通过优化调节脉冲激光的冲击能量和频率，确保激光冲击深度至少等于或大于熔覆层和热影响层的厚度之和，确保熔锻修复层全部区域处于压应力状态，同时避免因冲击能量过高导致的材料表面过度变形或损伤，并且其中，通过协同优化调节脉冲激光的冲击能量、频率和光斑直径参数，控制激光冲击区域面积从而实现激光冲击区域对激光熔覆区域面积的全覆盖并实现相邻熔锻修复层之间的至少部分冲击重叠，以确保熔锻修复层整体区域均受到均匀的激光冲击强化作用以及相邻熔锻修复层之间的接合强度，增强其整体力学性能和耐磨性；SS3.通过多次重复执行步骤SS1-SS2，在所述待修复轧辊基体表面堆积形成多层具有上述梯度渐变耐磨强化结构的熔锻修复层，多层熔锻修复层由表及里依次形成周期性的鱼鳞状微结构-晶粒细化层-高密度位错层，实现多层熔锻修复层的全三维区域耐磨强化，即使表层熔锻修复层发生磨损，下一层熔锻修复层暴露仍维持梯度耐磨结构，确保修复后轧辊的长期稳定运行，其中，在多次重复执行步骤SS1至SS2的过程中，通过协同优化高速连续激光以及脉冲激光的功率、冲击频率、光斑直径、扫描速度和路径和或搭接率参数，控制每层熔覆层和热影响层的厚度以及与激光冲击深度的匹配，使得激光冲击深度始终大于等于当层熔覆层与热影响层的厚度之和，实现多层熔锻修复层的全部区域均处于压应力状态，并且，在多次重复执行步骤SS1至SS2的过程中，通过对每层无约束层激光脉冲冲击的温度、功率和速度参数的优化控制，使得多层熔锻修复层由表及里依次呈现周期性的鱼鳞状微观结构层、细化晶粒层和高密度位错层的梯度耐磨强化结构。

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