激光熔覆(中級(jí))理論考試題庫(含答案)一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.激光熔覆中，常用的激光波長是（）A.808nmB.1064nmC.1550nmD.2000nm答案：B解析：在激光熔覆中，1064nm波長的激光是比較常用的，例如Nd:YAG激光器輸出的激光波長多為1064nm，它具有較好的材料吸收率和能量密度，適合熔覆加工。2.以下哪種粉末輸送方式不屬于激光熔覆的粉末輸送方式（）A.重力送粉B.氣流送粉C.離心送粉D.靜電送粉答案：D解析：激光熔覆常見的粉末輸送方式有重力送粉、氣流送粉和離心送粉。靜電送粉一般不用于激光熔覆過程。3.激光熔覆層的稀釋率是指（）A.熔覆層中母材的質(zhì)量與熔覆層總質(zhì)量之比B.熔覆層中熔覆材料的質(zhì)量與熔覆層總質(zhì)量之比C.熔覆層中母材的體積與熔覆層總體積之比D.熔覆層中熔覆材料的體積與熔覆層總體積之比答案：C解析：稀釋率是指熔覆層中母材的體積與熔覆層總體積之比，它反映了熔覆層被母材稀釋的程度。4.激光熔覆過程中，影響熔覆層硬度的主要因素是（）A.激光功率B.掃描速度C.粉末成分D.以上都是答案：D解析：激光功率、掃描速度和粉末成分都會(huì)對(duì)熔覆層硬度產(chǎn)生影響。激光功率影響熔池的溫度和能量輸入，掃描速度影響熔覆層的冷卻速度，粉末成分決定了熔覆層的合金元素組成，這些都會(huì)改變?nèi)鄹矊拥慕M織結(jié)構(gòu)和性能，從而影響硬度。5.為了提高激光熔覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，通常采用的預(yù)熱溫度范圍是（）A.50100℃B.100200℃C.200300℃D.300400℃答案：B解析：一般來說，為提高激光熔覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，預(yù)熱溫度在100200℃較為合適。預(yù)熱可以減小熔覆過程中的熱應(yīng)力，降低裂紋產(chǎn)生的傾向。6.激光熔覆用的金屬粉末粒度一般在（）A.1050μmB.50150μmC.150250μmD.250350μm答案：B解析：激光熔覆用的金屬粉末粒度通常在50150μm之間，這個(gè)粒度范圍的粉末在輸送和熔覆過程中具有較好的流動(dòng)性和熔覆效果。7.激光熔覆設(shè)備中，用于控制激光輸出參數(shù)的核心部件是（）A.激光發(fā)生器B.數(shù)控系統(tǒng)C.送粉器D.光學(xué)聚焦系統(tǒng)答案：A解析：激光發(fā)生器是控制激光輸出參數(shù)（如功率、頻率、脈寬等）的核心部件，它決定了激光的特性和質(zhì)量。8.激光熔覆層的殘余應(yīng)力主要是（）A.拉應(yīng)力B.壓應(yīng)力C.剪切應(yīng)力D.扭轉(zhuǎn)應(yīng)力答案：A解析：激光熔覆過程中，由于快速加熱和冷卻，熔覆層會(huì)產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，這可能導(dǎo)致熔覆層出現(xiàn)裂紋等缺陷。9.在激光熔覆過程中，為了防止熔覆層氧化，通常采用的保護(hù)氣體是（）A.氧氣B.氮?dú)釩.氬氣D.二氧化碳答案：C解析：氬氣是一種惰性氣體，在激光熔覆過程中常用作保護(hù)氣體，它可以防止熔覆層在高溫下與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)。10.激光熔覆的熔池形狀主要取決于（）A.激光束的形狀B.粉末的噴射方式C.基體的材質(zhì)D.以上都是答案：D解析：激光束的形狀決定了能量的分布，影響熔池的初始形狀；粉末的噴射方式會(huì)影響熔池內(nèi)的物質(zhì)補(bǔ)充和流動(dòng)；基體的材質(zhì)影響熔池的熱傳導(dǎo)和熔化情況，所以以上因素都會(huì)影響熔池的形狀。11.激光熔覆層的組織一般為（）A.粗大的樹枝晶B.細(xì)小的等軸晶C.柱狀晶D.以上都可能答案：D解析：激光熔覆層的組織形態(tài)與工藝參數(shù)等因素有關(guān)，可能出現(xiàn)粗大的樹枝晶、細(xì)小的等軸晶或柱狀晶等不同的組織形態(tài)。12.以下哪種材料不適合作為激光熔覆的基體材料（）A.碳鋼B.不銹鋼C.鋁合金D.陶瓷答案：D解析：陶瓷材料的熱導(dǎo)率低、熱膨脹系數(shù)與金屬熔覆材料差異大，在激光熔覆過程中容易產(chǎn)生裂紋等缺陷，一般不適合作為激光熔覆的基體材料。而碳鋼、不銹鋼和鋁合金是常見的激光熔覆基體材料。13.激光熔覆過程中，熔覆層的厚度主要由（）決定。A.激光功率B.掃描速度C.送粉量D.以上都有影響答案：D解析：激光功率影響熔池的大小和深度，掃描速度影響熔覆的效率和熔覆層的堆積情況，送粉量直接決定了熔覆層的粉末供給量，它們都會(huì)對(duì)熔覆層的厚度產(chǎn)生影響。14.激光熔覆設(shè)備的維護(hù)中，對(duì)激光發(fā)生器的冷卻系統(tǒng)要求冷卻液的電阻率應(yīng)（）A.大于1MΩ·cmB.小于1MΩ·cmC.等于1MΩ·cmD.沒有要求答案：A解析：為了保證激光發(fā)生器的正常運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)的冷卻液電阻率應(yīng)大于1MΩ·cm，以防止冷卻液導(dǎo)電對(duì)設(shè)備造成損壞。15.激光熔覆的掃描方式中，哪種方式可以使熔覆層的溫度分布更均勻（）A.單向掃描B.往返掃描C.螺旋掃描D.以上都一樣答案：C解析：螺旋掃描方式可以使熔覆層的溫度分布更均勻，因?yàn)樗梢员苊鈫蜗驋呙韬屯祾呙钑r(shí)可能出現(xiàn)的溫度梯度過大的問題。二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分）1.激光熔覆的優(yōu)點(diǎn)有（）A.熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度高B.熱影響區(qū)小C.可實(shí)現(xiàn)精確的局部修復(fù)D.可制備高性能的表面涂層答案：ABCD解析：激光熔覆具有熔覆層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、熱影響區(qū)小、可實(shí)現(xiàn)精確的局部修復(fù)以及可制備高性能的表面涂層等優(yōu)點(diǎn)。2.影響激光熔覆稀釋率的因素有（）A.激光功率B.掃描速度C.送粉量D.基體材料的熱物性答案：ABCD解析：激光功率、掃描速度、送粉量和基體材料的熱物性都會(huì)影響熔覆層與母材的混合程度，從而影響稀釋率。3.激光熔覆用的粉末材料應(yīng)具備的性能有（）A.良好的流動(dòng)性B.合適的粒度分布C.高的純度D.與基體有良好的冶金相容性答案：ABCD解析：激光熔覆用的粉末材料需要具備良好的流動(dòng)性以便于輸送，合適的粒度分布保證熔覆效果，高的純度避免雜質(zhì)影響性能，與基體有良好的冶金相容性以保證結(jié)合強(qiáng)度。4.激光熔覆過程中可能出現(xiàn)的缺陷有（）A.裂紋B.氣孔C.未熔合D.夾渣答案：ABCD解析：激光熔覆過程中，由于工藝參數(shù)不當(dāng)、粉末質(zhì)量等原因，可能會(huì)出現(xiàn)裂紋、氣孔、未熔合和夾渣等缺陷。5.提高激光熔覆層質(zhì)量的措施有（）A.優(yōu)化工藝參數(shù)B.選擇合適的粉末材料C.對(duì)基體進(jìn)行預(yù)處理D.采用多道熔覆技術(shù)答案：ABCD解析：優(yōu)化工藝參數(shù)可以獲得更好的熔覆效果，選擇合適的粉末材料能滿足性能要求，對(duì)基體進(jìn)行預(yù)處理可提高結(jié)合強(qiáng)度，采用多道熔覆技術(shù)可以改善熔覆層的性能和質(zhì)量。三、判斷題（每題2分，共20分）1.激光熔覆過程中，激光功率越大，熔覆層質(zhì)量越好。（×）解析：激光功率過大可能會(huì)導(dǎo)致熔池過熱、稀釋率過高、產(chǎn)生裂紋等問題，并非功率越大熔覆層質(zhì)量越好，需要根據(jù)具體情況選擇合適的激光功率。2.激光熔覆用的粉末可以是單一金屬粉末，也可以是合金粉末。（√）解析：激光熔覆用的粉末可以是純金屬粉末，也可以是具有特定性能的合金粉末，以滿足不同的使用要求。3.為了提高熔覆層的硬度，應(yīng)盡量增加熔覆層的稀釋率。（×）解析：增加稀釋率會(huì)使熔覆層中母材的比例增加，可能會(huì)降低熔覆層的硬度，一般需要控制合適的稀釋率來保證熔覆層的性能。4.激光熔覆過程中不需要對(duì)基體進(jìn)行清潔處理。（×）解析：對(duì)基體進(jìn)行清潔處理可以去除表面的油污、氧化皮等雜質(zhì)，有利于提高熔覆層與基體的結(jié)合強(qiáng)度，所以需要進(jìn)行清潔處理。5.激光熔覆層的厚度可以通過調(diào)整送粉量和掃描速度來控制。（√）解析：送粉量和掃描速度會(huì)影響熔覆層的粉末堆積和熔覆效率，從而可以對(duì)熔覆層的厚度進(jìn)行控制。6.保護(hù)氣體的流量對(duì)激光熔覆層的質(zhì)量沒有影響。（×）解析：保護(hù)氣體流量不合適可能會(huì)導(dǎo)致熔覆層氧化、氣孔等缺陷，對(duì)熔覆層質(zhì)量有重要影響。7.激光熔覆設(shè)備的維護(hù)只需要定期更換冷卻液。（×）解析：激光熔覆設(shè)備的維護(hù)除了定期更換冷卻液外，還需要對(duì)激光發(fā)生器、送粉器、光學(xué)系統(tǒng)等進(jìn)行檢查和維護(hù)。8.激光熔覆層的硬度只與粉末成分有關(guān)。（×）解析：激光熔覆層的硬度不僅與粉末成分有關(guān)，還與激光功率、掃描速度、冷卻速度等工藝參數(shù)有關(guān)。9.激光熔覆可以在任何形狀的基體上進(jìn)行。（×）解析：雖然激光熔覆具有一定的靈活性，但對(duì)于一些復(fù)雜形狀或特殊表面的基體，可能會(huì)受到設(shè)備和工藝的限制，并非可以在任何形狀的基體上進(jìn)行。10.激光熔覆過程中，熔覆層的殘余應(yīng)力可以通過后續(xù)的熱處理消除。（√）解析：后續(xù)的熱處理可以通過消除內(nèi)應(yīng)力、改善組織結(jié)構(gòu)等方式來消除或降低激光熔覆層的殘余應(yīng)力。四、簡答題（每題10分，共20分）1.簡述激光熔覆的基本原理。答案：激光熔覆是利用高能激光束將預(yù)先放置或同步送進(jìn)的熔覆材料快速加熱熔化，同時(shí)基體材料表面也發(fā)生微熔，形成熔池。隨著激光束的移動(dòng)，熔池迅速冷卻凝固，在基體表面形成與基體具有冶金結(jié)合的熔覆層。其基本過程包括激光能量的吸收、材料的熔化、熔池的形成與流動(dòng)、凝固結(jié)晶等階段。通過精確控制激光的參數(shù)（如功率、掃描速度、光斑尺寸等）和送粉參數(shù)（如送粉量、送粉速度等），可以獲得具有不同性能和形狀的熔覆層，以滿足各種工程需求。2.分析激光熔覆層產(chǎn)生裂紋的原因及預(yù)防措施。答案：原因：熱應(yīng)力：激光熔覆過程中快速加熱和冷卻，導(dǎo)致熔覆層和基體之間產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力，當(dāng)熱應(yīng)力超過材料的強(qiáng)度極限時(shí)就會(huì)產(chǎn)生裂紋?；瘜W(xué)成分：粉末成分中含有較多的易形成裂紋的元素，或者熔覆層與基體的化學(xué)成分差異過大，導(dǎo)致熱膨脹系數(shù)不匹配，也容易產(chǎn)生裂紋。組織應(yīng)力：熔覆層在凝固和冷卻過程中，組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，產(chǎn)生組織應(yīng)力，可能引發(fā)裂紋。工藝參數(shù)不當(dāng)：如激光功率過高、掃描速度過快等，會(huì)使熔覆層的冷卻速度過快，增加裂紋產(chǎn)生的傾向。預(yù)防措施：優(yōu)化工藝參數(shù)：通過調(diào)整激光功率、掃描速度、送粉量等工藝參數(shù)，控制熔池的溫度和冷卻速度，減小熱應(yīng)力。預(yù)熱基體：適當(dāng)預(yù)熱基體可以減小熔覆層與基體之間的溫度梯度，降低熱應(yīng)力。選擇合適的粉末材料：選擇與基體化學(xué)成分和熱膨脹系數(shù)相匹配的粉末材料，減少裂紋產(chǎn)生的可能性。后續(xù)熱處理：對(duì)熔覆層進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，消除殘余?yīng)力，改善組織結(jié)構(gòu)。采用多道熔覆技術(shù)：合理安排多道熔覆的順序和搭接率，減小熱應(yīng)力集中。五、論述題（15分）論述激光熔覆技術(shù)在機(jī)械零部件修復(fù)中的應(yīng)用及優(yōu)勢。答案：激光熔覆技術(shù)在機(jī)械零部件修復(fù)中具有廣泛的應(yīng)用，并且具有顯著的優(yōu)勢。應(yīng)用方面：軸類零件修復(fù)：對(duì)于磨損、拉傷的軸類零件，如電機(jī)軸、曲軸等，可以通過激光熔覆在軸的表面制備一層高性能的熔覆層，恢復(fù)軸的尺寸精度和表面性能，使其繼續(xù)正常使用。模具修復(fù)：模具在使用過程中會(huì)出現(xiàn)磨損、裂紋等缺陷，激光熔覆可以對(duì)模具的損傷部位進(jìn)行修復(fù)，延長模具的使用壽命。例如塑料模具、壓鑄模具等。齒輪修復(fù)：齒輪在長期運(yùn)行中會(huì)出現(xiàn)齒面磨損、疲勞剝落等問題，采用激光熔覆技術(shù)可以對(duì)損傷的齒面進(jìn)行修復(fù)，提高齒輪的承載能力和使用壽命。葉片修復(fù)：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、汽輪機(jī)葉片等在惡劣環(huán)境下工作，容易出現(xiàn)磨損、腐蝕等損傷，激光熔覆可以對(duì)葉片進(jìn)行修復(fù)和強(qiáng)化，保證葉片的性能和安全性。優(yōu)勢方面：結(jié)合強(qiáng)度高：激光熔覆層與基體之間是冶金結(jié)合，結(jié)合強(qiáng)度高，能夠承受較大的載荷和沖擊力，不易脫落。熱影響區(qū)小：激光熔覆過程中，熱輸入集中，熱影響區(qū)小，對(duì)基體的組織和性能影