激光熔覆技术中常用的粉末材料种类繁多，选择时需根据具体应用场景（如耐磨、耐腐蚀、耐高温等）和性能需求进行匹配。以下是常见的粉末材料分类及其特点：

1. 自熔性合金粉末

特点：含有自熔元素（如硼、硅），可在激光作用下无需额外焊剂即可熔化，结合强度高。

常见类型：

铁基合金（如Fe55）：成本低、与碳钢/合金钢适配性好，但易氧化、裂纹敏感。

钴基合金（如Stellite-6）：抗高温、耐磨损和腐蚀性能优异，但成本高（是镍基的2-3倍）。

镍基合金（如Ni60、NiCrBSi）：耐蚀性、耐热性突出，常用于酸性或高温环境。

铜基合金（如CuPb10Sn10）：自润滑性能好，适合摩擦部件修复。

应用：汽轮机叶片、轧辊、齿轮等表面强化或修复。

2. 陶瓷粉末

特点：高硬度、耐磨耐腐蚀，但与金属基材热膨胀系数差异大，易产生裂纹。

常见类型：

氧化物陶瓷（如Al₂O₃、ZrO₂）：抗氧化性能优异。

氮化物陶瓷（如Si₃N₄、BN）：高硬度且导热性好。

碳化物陶瓷（如TiC、WC）：耐磨性极佳，但脆性较高。

复合应用：常与金属基体混合使用（如Fe-WC、NiCrBSi/WC-Co），兼顾韧性与耐磨性。

案例：北京赛亿科技的金属陶瓷复合材料专利中，采用氮化物+氧化物+石墨烯增强界面结合强度。

3. 复合粉末

特点：将金属与陶瓷、硬质相等复合，平衡性能与工艺性。

常见组合：

金属+陶瓷：如Fe-TiC、Ni-WC，提升耐磨性和抗冲击性。

金属+功能添加剂：如稀土元素（CeO₂）、活性成分（ZrH₂），改善涂层稳定性。

优势：弥补单一材料的缺陷，例如通过氮化硼-氮化硅梯度设计降低摩擦系数。

案例：江西瀚鸿的吸波高熵合金复合涂层，结合高熵合金与减摩粉体，实现硬度与吸波性能的协同提升。

4. 高熵合金粉末

特点：由5种以上元素等原子比组成，具有超高强度、耐磨耐蚀性及抗高温氧化能力。

常见配方：

AlCoCrFeNi、CoCrFeNiTi：综合性能均衡。

添加增强相：如WC、SiC颗粒，进一步提升抗磨性能。

应用：航空航天、海洋工程等极端环境下的关键部件。

挑战：工艺窗口窄（易裂纹），需精确控制激光参数（功率、扫描速度）。

5. 其他金属粉末

铜合金：高导电/导热性，用于液冷散热系统。

钛合金：轻量化+耐腐蚀，适合医疗器械、消费电子。

镁/锆基合金：抗热氧化性能突出，用于高温部件。

案例：天工股份与品德新材合作开发的钛合金粉末，通过等离子雾化技术提升纯度，应用于增材制造。

选择粉末材料的关键因素

性能需求：耐磨（碳化物）、耐腐蚀（镍基）、耐高温（钴基）。

成本控制：铁基成本最低，钴基最贵。

工艺适配性：粉末粒径（通常10-53μm）、流动性需匹配送粉设备。

界面结合：通过预处理（如基材表面清洁）和工艺优化（激光功率、扫描速度）减少裂纹/气孔。

通过合理选择材料并优化工艺参数，激光熔覆可实现从“修复”到“高性能制造”的跨越，广泛应用于工业、医疗、航空航天等领域。