激光熔覆涂层增韧改性方法的研究进展

魏新龙, 付二广, 戴凡昌, 班傲林, 吴多利, 张 超

(扬州大学 机械工程学院, 江苏 扬州 225127)

作为一种新型的表面涂层技术,激光熔覆是利用高能激光束来熔化材料,冷却后形成熔覆层,熔覆层与基体形成冶金结合,改变基体材料表面性质[1]。与其他表面涂层技术,如超音速火焰喷涂、等离子喷涂和磁控溅射等方法相比,激光熔覆技术具有稀释率小、畸变小、快速产生凝固组织、熔覆材料广泛、便于自动化控制等特点,应用前景非常广泛[2-4]。激光熔覆涂层表面获得高强度、高硬度的同时,表面韧性却通常会急剧下降,涂层表面容易出现裂纹、孔隙等问题缺陷。为此,本文阐述了激光熔覆涂层韧性差导致裂纹的原因以及影响因素,综述了裂纹等缺陷产生的原因,影响熔覆层韧性的因素以及如何改善涂层表面质量、增加涂层韧性减少裂纹的方法,即通过改变熔覆粉体组成合理设计熔覆材料、增加过渡层、优化激光熔覆工艺参数、预热和后处理熔覆层、激光重熔、外加能场辅助等多种方法来增加涂层韧性,并且简要说明了优势和缺点,为深入研究激光熔覆涂层增韧改性方法提供相关参考。

1 激光熔覆涂层韧性降低的原因及影响

1.1 熔覆层韧性降低的原因

1.1.1 应力

通常熔覆材料与基体由于热膨胀系数差异很大,在熔覆过程中极易产生内应力。熔覆过程是快速熔化和快速凝固的过程,在这个过程会有温度梯度差,就会有各种应力的产生,如由于材料的温度梯度和热膨胀系数不同使熔覆层收缩不均产生的热拉应力、金属在冷却过程中由于相变引起的组织应力,以及由于温度梯度差导致熔覆层收缩时挤压未收缩部分所产生的约束应力[5-6]。内应力有热应力、组织应力和约束应力,热应力是主要应力[7]。激光熔覆过程中由于抗断裂韧性远小于产生的热拉应力是裂纹产生的主要原因[8],当热应力超过材料的强度极限时就会形成裂纹[9]。Wang等[10]研究表明,激光熔覆镍基碳化硅涂层中高体积的铬硼化物和碳化物的不均匀分布,从而产生过大热应力,是产生裂纹的主要原因。激光熔覆过程中容易在晶界处生成脆性化合物,这些脆性化合物与熔覆层的热膨胀系数相差较大,从而导致应力在晶界处集中,由于韧性降低容易导致开裂[11]。熔覆过程中也会形成位错,当位错滑移碰到硬质相颗粒时,应力也会在此集中,当应力大于熔覆层断裂韧性时就会出现裂纹。研究发现,当激光熔覆功率、扫描速率等参数变化时,会导致熔覆层晶粒尺寸过大,应力过于集中,裂纹就不可避免地产生[12]。Xu等[13]在激光熔覆研究中发现,应力集中在石墨尖端,产生的微裂纹也是从石墨尖端开始的。如图1所示,应力集中而导致涂层裂纹形成[14],图1(b)是图1(a)中矩形框的局部放大。从图1中明显看出,Fe-Al激光熔覆涂层上大裂纹横穿熔覆道,放大后还能看到更小裂纹的存在,严重影响了熔覆层质量。

图1 激光熔覆Fe-Al涂层裂纹形貌[14]Fig.1 Crack morphologies of laser clad Fe-Al coating[14]

1.1.2 熔覆过程中的缺陷

熔覆过程中也会产生气孔、微裂纹等微小缺陷,关于气孔的存在可能是高能激光使材料中的某一物质分解气化导致,另外一种可能是激光熔覆过程中需要用到惰性气体作为保护气,保护气体将被卷入到熔池当中,由于熔池体积很小,冷凝速度很快,气体来不及排出而留在冷凝的熔池中形成气孔,在快速冷凝过程中孔隙的存在会造成微裂纹的产生。熔覆粉体中的除氧、造渣等成分如果不能及时上浮将会保存在熔覆涂层中,这些夹杂物也会增加涂层出现裂纹的可能性,降低熔覆层的结构强度和韧性[15]。同时气孔的存在也是裂纹萌生扩展的助力,气孔使熔覆层组织松散,并且容易在孔隙周围产生应力集中,增大熔覆层裂纹的敏感性[16]。Wu等[17]研究发现,当高能激光束没有将粉末完全熔化时,这些粉末颗粒也会造成孔隙的形成,提高涂层开裂敏感性。王伟等[18]在不锈钢表面熔覆了镍基合金,研究发现熔覆层裂纹形成的主要原因是在涂层最后凝固阶段内应力和硬脆相及夹杂物大量偏聚共同作用所致。

1.2 熔覆层韧性的影响因素

激光熔覆层断裂韧性受众多因素的影响,包括熔覆材料的选择、激光功率、送粉速率以及熔覆基体的温度等。熔覆层和基体往往因物理性能差异产生较大的内应力,这是造成涂层开裂的主要原因。熔覆时选择物理特性相近的熔覆粉末材料和基体材料,此时两者熔化和凝固几乎同步,可以有效降低熔覆层开裂的可能性,提高涂层韧性。激光熔覆的工艺参数也对裂纹的产生有直接的影响。郑启池等[19]研究发现,随着激光功率的提高,涂层裂纹先增多后减少,激光的扫描速率和送粉速率也有相似的影响。熔覆前对基体进行预热处理可以显著降低熔覆过程中熔池与基体的温度梯度,改善熔覆层的应力分布。李洪玉等[20]研究发现,当基体预热温度为100 ℃时,熔覆层中的内应力显著降低。因此,熔覆层韧性的影响因素众多,合理设计激光熔覆过程的各个环节是增强熔覆层韧性的必要手段。

2 增强涂层韧性的方法

2.1 优化熔覆粉体组成

激光熔覆是将粉末和基体变成熔融状态从而形成冶金涂层,涂层性能的好坏与粉末的选择和处理至关重要。铁基非晶合金涂层的韧性比较差,在制备过程中或实际使用过程中由于内部剪切带区域存在应力集中极易产生裂纹,裂纹继续扩展直至发生脆性断裂[21-22],但铁基非晶特殊的无序原子排列结构和无晶界,使其具有优良的耐磨性能和耐腐蚀性能[23-24],非晶合金内部剪切带区域易造成应力集中,在此处易形成微裂纹,微裂纹扩展可能造成断裂[24]。王天聪等[25]将镀镍碳纳米管与铁基非晶粉体进行球磨混合后在钢板表面进行激光熔覆试验,获得高硬度和韧性的涂层,研究发现添加镀镍碳纳米管后的涂层中形成了韧性较好的非晶-纳米晶复合组织,同时镀镍、球磨工艺能够有效避免激光熔覆过程中脆性碳化物的生成,从而保证涂层具有很好的断裂韧性。Luo等[26]通过高能球磨技术制备Fe-Al粉末,接着在Fe-Al粉末表面原位生长Al2O3纳米粒子,再进行激光熔覆获得高性能涂层,发现原位生长的增强颗粒细化了凝固组织,抑制了涂层微裂纹的形成和发展,提高了涂层韧性和硬度。陶瓷粉体作为增强相可以强化熔覆层的硬度,也可以增强熔覆层的韧性,利用陶瓷相掺杂是增强涂层韧性的有效方法。闫洪等[27]研究发现,ZrO2在不同的条件下具有不同的相结构,当外力作用时,材料的内应力可使四方相的ZrO2粒子解除约束,发生四方相ZrO2转变成单斜相的马氏体相变,引起体积膨胀;而相变颗粒的剪切应力和体积膨胀对基体产生压应变,使裂纹停止延伸,以致需要更大的能量才使主裂纹扩展,从而达到应力诱导相变增韧的效果。张三川等[28]利用激光熔覆方法制备ZrO2粉末掺杂Ni60镍基自熔合金涂层,研究氧化锆增韧机制,发现ZrO2在激光熔覆涂层成形过程中实现了相变增韧和弥散增韧,消除了涂层中由于热应力造成的微裂纹。张维平等[29]通过激光熔覆方法制备掺杂ZrO2粉末的钴基合金涂层,也达到了涂层增韧效果,如图2(a)所示,相变增韧造成主裂纹扩展途径弯曲、偏析和分支,从而提高断裂能,即微裂纹增韧。如图2(b)所示,弥散增韧是高弹性模量的颗粒对裂纹具有钉扎作用,使得裂纹难以形成,从而起到增韧作用。

图2 激光熔覆ZrO2增韧钴基合金涂层的方式[29](a)相变增韧;(b)弥散增韧Fig.2 Method of laser clad ZrO2 toughening cobalt-based alloy coating[29](a) transformation toughening; (b) dispersion toughening

适量稀土元素的加入可以提高粉体对高能激光束的吸收率,使得熔覆粉体熔化均匀充分,更好地与基体形成冶金结合,降低气孔产生的概率,能够对硬质合金涂层起到均匀化作用、固溶强化作用和强韧化作用[30]。钟文华等[31]研究发现,熔覆层中的Y2O3分解出Y+离子,与S、P等有害元素结合上浮净化涂层,同时钉扎于晶界,阻止裂纹的形成与扩展,从而提高涂层韧性[32]。匡建新等[33]研究发现,在镍包碳化钛粉末中加入稀土氧化物La2O3可以使熔覆层组织细化,减小甚至消除裂纹,增加涂层韧性,其含量为0.4%时效果最好。王成磊等[34]研究发现,添加稀土氧化物可以有效改变熔覆层的组织性能,适量的CeO2能够细化涂层组织,抑制裂纹的产生,增加涂层韧性。但是稀土掺杂过量反而不利于改善涂层组织,因此需要合理控制稀土元素的掺入比例[35]。

2.2 增加过渡层

采用具有良好韧性且与基体物理特性匹配较好的粉末做底层,即在基体与熔覆层中间设置这样一过渡层或者梯度层,可使硬度较高的熔覆层与基体间内应力减小,减少因过大的应力产生的裂纹[36]。中间过渡区域可以缓和基体与熔覆层因热膨胀系数不同而产生的残余应力,从而增强涂层韧性防止涂层开裂。沈大臣等[37]在模具钢表面熔覆一层Ni20Cr涂层作为打底层,接着在Ni20Cr涂层上连续熔覆两层Ni60A涂层,结果表明,采用Ni20Cr涂层作为打底层的多层Ni基合金涂层,能有效改善涂层与基体的冶金结合,大大减少涂层中的裂纹、气孔等缺陷。范鹏飞等[38]在45钢基体表面逐层熔覆了Fe1合金过渡层和Fe5合金强化层,结果表明,梯度熔覆层表面形貌良好,无宏观裂纹,内部组织致密无缺陷,且各层之间呈现良好的冶金结合,过渡层与强化层结合处的晶粒出现了细化,上层晶粒比下层晶粒细小,如图3所示。Wang等[39]采用设置奥氏体不锈钢网的新工艺熔覆镍基、钴基和铁基合金粉末,获得了大面积无裂纹强冶金结合的涂层。通过设置奥氏体不锈钢网使得镍基涂层上穿透性裂纹变成非穿透性裂纹,如图4(a,b)所示,使得钴基涂层没有裂纹,如图4(c,d)所示。

图3 Fe合金梯度熔覆层的OM形貌[38](a)Fe1过渡层;(b)Fe1过渡层与Fe5强化层交界处Fig.3 OM morphologies of Fe alloy gradient clad layer[38](a) Fe1 transition layer; (b) junction of Fe1 transition layer and Fe5 strengthened layer

图4 Ni60(a,b)和CoO2(c,d)包覆层的裂缝状态[39](a)未添加不锈钢网;(b,c)添加不锈钢网;(d)表面形貌Fig.4 Status of cracks in Ni60(a, b) and CoO2(c, d) coating layer[39](a) without stainless steel mesh; (b, c) with stainless steel mesh; (d) surface morphology

2.3 优化工艺参数

在激光熔覆过程中,激光束的功率P、扫描速率V、光斑的直径D等都对熔覆层的质量有重要影响,稀释率是涂层质量的体现,而稀释率又受比能E的影响。

(1)

研究表明,比能E过大过小都不利于获得性能优异的涂层,E过低,涂层稀释率也相应变低,基体与熔覆层不能获得良好的冶金结合,熔覆层表面也易出现气孔裂纹等缺陷;比能E过高,稀释率也相应增大,熔池里金属将充分混合,不能发挥熔覆粉体的优良性能[40]。童文辉等[41]研究激光熔覆工艺参数对TiC颗粒增强钴基合金涂层的影响发现,通过改变激光功率和扫描速率等激光工艺参数可以实现对熔覆层中TiC颗粒的形貌、尺寸与分布进行调控。赵栓峰等[42]研究发现,激光扫描速度过快导致熔覆层成形不均匀,扫描速度过慢则会形成较大的晶体组织,适当的扫描速度可以获得较为致密的熔覆层和较好的韧性。

易湘斌等[43]研究表明,随着扫描速度的增大,熔覆层组织得到明显细化,相应硬度提高,残余应力变低,韧性提高。谭金花等[44]研究发现,提高激光扫描速率能够提高熔覆层的硬度和耐磨性,但是过高的激光扫描速率也会使熔覆层出现孔隙、裂纹等缺陷,使得涂层韧性降低。郑启池等[19]发现,随着激光功率的提高,涂层裂纹先增多后减少,当功率为1.8 kW时,涂层裂纹最少,此时涂层韧性较好。韩基泰等[45]研究不同激光功率对42CrMo钢熔覆层性能的影响,当激光功率为1600 W时,熔覆层组织中的晶粒细化均匀,且为细小的等轴晶,组织较为致密。Fu等[46]通过理论和试验研究发现,激光Ni60涂层的裂纹率与激光熔覆参数的变化密切关联,如表1和表2所示,在其他参数不变的情况下,裂纹率随着激光功率的增加而逐渐减小,随着距激光源距离的增加而逐渐增大。

表1 不同功率下Ni60熔覆层的裂纹特征[46]Table 1 Crack characteristics of clad Ni60 coating under different powers[46]

表2 不同离焦距离下Ni60熔覆层裂纹的特征[46]Table 2 Crack characteristics of clad Ni60 coating under different defocus distances[46]

2.4 热处理

2.4.1 预热和后热处理

对激光熔覆涂层进行热处理,从根本上看是让涂层中相有序化和元素均匀化[47]。对基体进行适当的预热可以有效地降低涂层内的温度梯度,减小热应力,提高涂层韧性。研究表明,对基体进行适当的预热可以显著降低熔覆层的冷却速度,减小残余应力,抑制裂纹产生[48-49]。如图5所示,基体无预热情况下可以看到裂纹存在(箭头所指),基体200 ℃预热后则看不到明显裂纹[49]。

图5 Ni基WC涂层的宏观形貌[49](a)基体无预热;(b)基体200 ℃预热Fig.5 Macroscopic morphologies of Ni-based WC coating[49](a) substrate without preheating; (b) substrate with preheating at 200 ℃

为提高熔覆层韧性,降低涂层开裂倾向,仅采用预热基体方法比较单一,有时不能达到预期效果。吴祖鹏等[50]提出预热加保温激光熔覆复合工艺技术,在45钢上制备了无裂纹的Ni60A合金涂层。研究发现,预热加保温能够明显降低熔池的冷却速度,从而改善熔池的温度分布并减少晶间共晶硬质相,增加熔凝过程中的韧性相γ,使得熔覆层韧性增强且残余热应力降低,表现出裂纹减少甚至消失。对粉末进行热处理,改善粉末与增强相的结合能力,也能提高熔覆涂层的硬度和韧性[24]。对已获得的涂层进行热处理能够使涂层均匀化,显著降低涂层的缺陷密度,释放涂层残余应力,提高涂层的强度和韧性[51]。张尧成等[52]研究发现,后热处理能够提高涂层的抗拉强度和抗开裂能力。Taposh等[53]对后热处理的激光熔覆涂层进行纵向和横向力学测试,发现后热处理能提高熔覆层的伸长率、屈服强度以及极限抗拉强度。熔覆后涂层的综合性能与热处理温度和保温时间等热处理工艺参数密切相关[47]。在恰当的热处理温度下保温合适的时间能获得最佳的组织结构,热处理温度过低则涂层的性能几乎不改变,热处理温度过高则削弱涂层的硬度和基材性能。崔宸等[54]探究不同温度热处理下的涂层性能,发现在900 ℃下热处理1 h,涂层的硬度提高明显,摩擦因数显著降低。李丽等[55]研究发现,Stellite6合金涂层在高温1100 ℃下固溶10 h,由于晶粒长大,涂层硬度有所减小,但涂层相和元素分布均匀,涂层的韧性和塑性都有提高。陆小龙等[56]研究热处理对NiCr/Cr3C2-WS2熔覆层的影响也获得相似的结果。邓德伟等[57]对获得的316L不锈钢熔覆涂层在不同温度下退火2 h,发现退火处理能明显细化晶粒,退火温度越高,树枝状晶数量越低,晶粒尺寸更加均匀,如图6所示。分析得出,退火处理能较大限度地改善残余应力,退火温度越高,残余应力下降幅度越大。

图6 不同温度退火2 h后316L不锈钢熔覆层的显微组织[57]Fig.6 Microstructure of 316L stainless steel clad layer after annealing at different temperatures for 2 h[57](a) 200 ℃; (b) 400 ℃; (c) 600 ℃; (d) 800 ℃

预热和后热处理可以显著降低熔池的温度梯度,增加韧性,抑制裂纹的产生,但是预热和后热处理过程会产生过高的温度,容易影响薄壁零件的内部应力分布,可能导致工件变形。因此预热保温和后热处理在强化或修复精密薄壁零件中受到一定限制。

2.4.2 激光重熔

在完成激光熔覆后立刻进行一次或多次激光重熔可以达到消除涂层表面缺陷,提高涂层韧性的目的。张蕾涛等[58]通过激光熔覆+重熔处理方法在45钢表面熔覆得到无裂纹的Ni60/50%WC复合涂层。研究发现,激光重熔具有二次排渣排气、愈合裂纹,改善表面粗糙度,改善涂层组织的不均匀性和致密性的作用。Lu等[59]采用三次激光扫描的方法制备铁基非晶涂层,即第一次激光扫描加热基体,第二次激光熔覆形成非晶涂层,紧接着第三次激光重熔非晶涂层,得到了无裂纹的熔覆层。激光重熔基本消除了涂层缺陷,还使涂层弹性模量和韧性大幅度提高。

2.5 外加能场

2.5.1 超声振动对激光熔覆涂层的影响

激光熔覆过程中,采用外部能量场辅助能够减少熔覆层的缺陷。机械振动往往振动频率较低,能够促进熔池内部流动和等轴晶的形成[60-61]。对细化熔覆层晶粒有着积极的作用,然而熔池内部振动能量在向上传递时的损失往往较大,所以对熔池中上部位的影响甚微,因此,可在激光熔覆过程中施加超高频超声振动,超声振动器置于基体下方,通过基体向熔池引入超声波。同时,超声振动产生的效应能够对熔池起搅拌作用,降低孔隙率,细化熔覆层晶粒。沈言锦等[62]研究了超声波功率对熔覆层微观组织的影响,发现引入一定功率的超声可以显著细化WC颗粒增强铁基涂层的显微组织,如图7所示。

图7 不同超声波功率下激光熔覆WC颗粒增强铁基涂层的显微组织[62]Fig.7 Microstructure of laser clad WC particles reinforced iron-based coating under different ultrasonic powers[62](a) 0 W; (b) 250 W; (c) 500 W; (d) 750 W; (e) 1000 W; (f) 1250 W

如图8[63]所示,超声振动使得熔池产生空化效应、机械效应、声流效应和热效应,不同效应均能对涂层产生重要影响,能够使基体和熔融的粉末更好地混合,提高结合强度,促使熔覆层分布均匀,减小各区域之间由于凝固收缩产生的应力,抑制裂纹的生成。

图8 超声辅助激光熔覆过程的作用机理[63]Fig.8 Mechanism of ultrasonic assisted laser cladding process[63]

Ma等[64]研究发现,引入超声振动产生细化的晶粒组织能够抑制裂纹的扩展从而提高涂层韧性。李洋[65]发现超声振动产生的机械效应能够改善熔池中的微环境,消除孔隙,极大减少熔覆层中的裂纹,增加涂层韧性。Yan等[66]研究发现,表面超声振动使熔覆层晶体间共晶间距减小,抑制裂纹的生成,提高涂层韧性。钦兰云等[67]研究发现,超声空化效应和机械效应能够细化晶粒,均匀组织成分,减小试件的残余应力,增加韧性并消除裂纹。李德英等[68]研究表明,引入超声振动后能够有效降低熔覆层的温度梯度,残余应力相应降低,增加涂层的抗开裂能力。

2.5.2 电磁场对激光熔覆涂层的影响

在激光熔覆过程中外加辅助磁场也是近些年研究的热点,并取得了一些成效。电磁复合辅助激光熔覆示意图如图9[69]所示。

图9 电磁复合场辅助激光熔覆示意图[69]Fig.9 Electromagnetic composite field assisted laser cladding diagram[69]

金属熔体在磁场作用下会产生感应电流,感应电流与磁场相互作用会形成电磁力,电磁力对熔池起搅拌作用使熔池产生强制对流,促进熔体流动,达到细化晶粒、减小组织缺陷的作用[70]。Chen等[71]发现,在电流和洛伦兹力作用下熔覆层表层熔池流速降低,从而改变熔覆层外观质量,降低熔覆层高度。Velde等[72]研究表明,稳态磁场中洛伦兹力在一定程度上限制熔池中对流速度,减小了熔覆层的温度梯度,使得各元素均匀分布,提高了涂层韧性,减少了裂纹的形成。余本海等[73]研究发现,电磁搅拌可以使WC-Co基合金熔池温度分布均匀,细化晶粒,限制应力集中。如图10所示,激光熔覆层晶粒尺寸减小,晶粒细化且分布较均匀。

林华英等[74]研究表明,电磁复合场能够降低熔覆层脆性相偏聚区裂纹的产生,提高涂层韧性,获得无裂纹的涂层。胡勇等[75]采用稳态磁场和电场耦合形成定向洛伦兹力,发现定向洛伦兹力具有优异的气孔调控能力,当洛伦兹力向上时,熔池的最高流速被抑制了62.5%,气泡运动方向向下偏转,熔覆层的气孔明显增多;当洛伦兹力向下时,熔池的最高流速被抑制了25%,但气泡因所受浮力增大而逸出加速,熔覆层无气孔。曹阳等[76]研究不同磁场强度对合金熔覆层的影响,发现随着磁场强度的增大,熔覆层组织逐渐细化,当磁场强度为30 mT时,涂层具有最佳的韧性和耐磨性能。施加在激光熔覆涂层上的磁场可以分为交变磁场[77]、稳恒磁场[78]、旋转磁场[79]等,不同磁场作用效果也会不同,这需要学者进一步研究。

2.5.3 超声振动和磁场共同作用对激光熔覆涂层的影响

将超声振动和电磁场结合起来共同作用在激光熔覆过程中的熔池上也可以提高熔覆层韧性。电磁场诱导的洛伦兹力不仅增加了熔池中气体逃逸速度,而且增强了超声诱导效应,如空化效应和声学效应,在激光熔覆过程中有利于减少孔隙。徐家乐[80]通过研究得出,利用超声振动和磁场的耦合协同作用,使激光熔覆的熔池产生强烈的对流搅动,使超声空化效应传递至整个熔池,电磁场扩大了超声空化的范围,相互促进,进而获得整个熔池的细化与均匀化,使熔覆层的性能显著提高。超声振动辅助和磁场辅助以合适的方式结合,提升涂层韧性,可以使熔覆层获得预期的性能,但二者之间的协同作用机制还待深入研究。

3 总结和展望

提高涂层韧性对消除涂层裂纹、抑制涂层开裂等问题提供了直接有效的办法,本文总结了增强激光熔覆涂层韧性方法的研究进展,提高激光熔覆涂层韧性的方法很多,如改变粉体组成、设置过渡层、优化激光熔覆的工艺参数、对熔覆过程进行适当预热和后热处理以及采用外加能场辅助设备等。改变粉体组成或设置过渡层可以显著提高熔覆层表面性能,增加韧性,但是高价格的特殊粉体以及过渡层的加入也提高了生产成本和加工复杂度,限制了此方法的广泛适应。优化激光工艺参数获得广泛应用,对于熔覆不同的粉体,激光功率、扫描速度、光斑直径都不同,都需要通过大量试验研究给出一个最优范围,还需要学者们继续深入研究。

普通热处理是通过在熔覆前对基体预热、熔覆后对涂层及基体整体加热保温及改变冷却方式等提高涂层韧性,对于熔覆后涂层的热处理不能消除已经产生的裂纹,只能对现有的涂层进行增韧,而激光重熔是在已有的涂层上在不加粉末的前提下再次进行激光熔化凝固的过程,能够修复激光熔覆涂层产生的缺陷,改变涂层性能。超声振动和磁场辅助作用于熔池,通过改变熔融状态来增韧并提高熔覆层的表面质量,此方法和优化激光熔覆参数一样需要一个最优的参数方案,功率的大小和两者之间的不同配合都对熔覆层有着很大的影响,需要学者们深入研究。