近年来，机械装备工作环境日趋复杂，金属材料的耐磨性、耐腐蚀性等特性对工业生产的重要性日趋增加。与此同时，节能减排理念深入人心，当材料表面因外力发生破损时，绿色高效的表面修复技术备受社会关注。

我校材料科学与工程学院邓德伟副教授的科研团队多年来聚焦于材料表面强化与增材制造领域，研究内容包括激光熔覆、激光淬火、等离子粉末堆焊、冷金属过渡堆焊（CMT）以及激光清洗技术。不同应用领域及零件对表面强化工艺有不同的要求，表面强化工艺的参数变化会影响材料性能，邓德伟副教授对不同加工工艺对材料表面组织及性能的影响进行了研究，构建了能够满足多种工况要求的高性价比材料强化体系。

激光熔覆是一门新兴的表面处理技术，利用激光的高能量照射金属粉末使其熔化，凝固后与基体结合，从而形成新表面，改善基体材料的性能。激光熔覆可应用于核电、石化、海水淡化、工程机械工件的修复等领域。与等离子喷涂、堆焊、电镀等传统表面处理技术相比，激光熔覆具有自动化程度高、涂层组织均匀、热输入量超低、涂层材料与基体结合程度高等特点，但存在效率低、成本高的问题。

左图为激光成形系统搭建布局： 1-激光发生器，2-六轴机器人，3-水冷机，4-机器人控制柜，5-变位机，6-激光熔覆头，7-工作台，8-送粉器；右图为激光成形器实物图

邓德伟副教授团队与5719航空发动机修复合作开展了一系列叶片修复工作，原本“缺失”的叶片被修补完整，检测合格后可再次投入使用，可以节约大量资源。

破损叶片激光再制造前后对比，左为修复前

在使用环境中，透平机械转子(主轴、叶轮和叶片)经常因为腐蚀或磨损而损坏。邓德伟副教授研究的透平机械主轴表面处理与修复技术在实际应用中取得了良好效果。国家首台套10万空分装置压缩机组应用该技术后，机械主轴表面抗磨损性能显著提高，顺利通过出厂验收。此外，该技术还应用于1118SBHJ双吸泵口环激光再制造及国家风洞项目大型主轴强化等项目，工件表面性能均得到较大改善。

套10万空分装置压缩机组部件，左：涂层强化前，产生较深磨痕；右：涂层强化后，表面光滑无磨损

激光淬火具有零件变形较小、可以进行局部表面强化、无需冷却液、易于柔性自动化集成等优点，是提高材料表面硬度的常用工艺之一。原理为利用激光将材料表面加热到相变点以上，使材料组织在冷却过程中转变为硬度较高的马氏体，从而提高材料硬度。实验表明，激光淬火后材料表面硬度得到显著提升。汽轮机叶片、大型主轴等工件均可应用激光淬火来提高表面硬度。

主轴表面激光淬火强化工作实况

等离子粉末堆焊是以等离子弧作为热源，应用等离子弧产生的高温使合金粉末与基体表面熔化，最终冷却形成一层高性能的合金层，从而实现零件表面强化与硬化的堆焊工艺。通过调节相关的堆焊参数，可对堆焊层的厚度、宽度、硬度在一定范围内自由调整。等离子堆焊作为一种常见的表面处理工艺，具有热输入量低、效率高、冶金结合、质量稳定、成本居中等优点，适用于核电、石化、海水淡化等领域。该技术满足核电RCCM、ASME的相关标准，并创新性的实现了核级轴套内孔堆焊，该技术在核泵行业得到很好的推广应用，目前国内核电站都有采用该技术的设备。

CMT堆焊（冷金属过渡堆焊）是一种无焊渣飞溅的新型焊接工艺技术，具有热输入量少、工件无变形、参数自动控制、表面质量好堆焊效率高等优点。可利用该技术在轴瓦表面堆焊巴氏合金（一种轴承材料）、在碳钢压力容器表面堆焊NiCrFe合金、弹体表面堆焊铜合金……垃圾焚烧率水冷壁表面采用CMT堆焊Inconel625技术，可以显著降低成本。目前，团队已与沈阳鼓风机集团股份有限公司开展合作，多次推广使用该技术。

CMT焊接系统示意图

激光清洗技术是指采用高能激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，从而达到洁净表面的效果。激光清洗与传统机械清理、液体清洗相比具备清洗效果好、控制精度高、应用范围广、运行成本低、对基体损伤小、不污染环境等优点。激光清洗可应用于多种基体材料，在航天、航空、汽车、高铁、舰船、文物、艺术品、光学元件等领域均有应用。目前，实验室搭建了一台激光清洗设备，既能手持、又能与机械手固定使用。该技术在堆焊、喷涂、焊接工件前处理（清理油污、金属氧化膜）等方面具有很好的应用前景。

此外，该团队积极开展国际合作，自2016年开始在德国及瑞、法、意、奥等国家开展透平机械表面强化研究平台的搭建工作，目前已和德国的相关机构合作开展激光技术在燃气轮机及航空发动机方面的应用研究。

人物介绍

邓德伟，大连理工大学材料科学与工程学院副教授，主要研究方向为材料显微组织结构分析与表征，耐热、耐磨及耐蚀材料组织与性能，核泵材料研究与应用，可持续制造与再制造，金属材料激光3D打印等。2010年获沈阳市技术进步二等奖；2011年获辽宁省自然科学学术成果一等奖；2012年获辽宁省自然科学学术成果三等奖；2013年获中国机械工业科学技术一等奖；2015年获中国机械工业科学技术特等奖。

编者按：本文信息（包括文字和图片）为平台原创，版权归大连理工大学校友会所有，任何个人或组织使用本文信息请与我方取得联系授权，违者必究。联系方式：大连理工大学校友工作处 景博（0411-84706740）。

长按识别二维码

关注“大工校友双创联盟”

大连理工大学校友工作处秉承“努力为校友多做一点”的宗旨，响应“创新驱动发展”战略，同时希望能架起一座桥梁，使科技成果能够真正解决企业生产运营中的实际问题，助力企业加速发展的同时，能够及时反馈并有助于技术成果的进一步改进，互惠互利，达成共赢。如果海内外校友对此篇内容感兴趣，欢迎联系校友工作处。也欢迎大家踊跃投稿。

文字作者：苗新

编辑排版：景  博 马婷婷

责任编辑：景  博 蔡  琳

信息校对：李思静