[发明专利]一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置及方法

权利要求书

1.一种激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：包括用于发射入射激光光束(71)的激光器、具有内腔(21)的固定座(2)、拉瓦尔喷嘴(3)、都安装在内腔(21)中的分光镜(4)和至少两个反射聚焦镜(5)、以及位于固定座(2)的内腔(21)中的粉末输送管(8)，所述固定座(2)上开设有容入射激光光束(71)通过的光束入口，该光束入口正对分光镜(4)，所述分光镜(4)上具有至少两个分光镜面(41)、用于将入射激光光束(71)分成至少两束反射激光光束(72)，所述反射聚焦镜(5)上具有朝向分光镜面(41)的聚焦镜面(51)、用于接收反射激光光束(72)并将反射激光光束(72)反射成聚焦激光光束(73)，所述固定座(2)上开设有容多束聚焦激光光束(73)射出的光束出口，多束聚焦激光光束(73)之间形成有中空区域(6)，所述拉瓦尔喷嘴(3)位于所述中空区域(6)中、并具有垂直于基材(1)的粉末喷射通道(31)，所述粉末喷射通道(31)和中空区域(6)同轴线设置；所述粉末输送管(8)的输出端与拉瓦尔喷嘴(3)中粉末喷射通道(31)相连通；所述粉末输送管(8)置于拉瓦尔喷嘴(3)的收缩段的下端、或置于拉瓦尔喷嘴(3)的粉末喷射通道(31)中且与粉末喷射通道(31)同轴线设置，所述粉末输送管(8)的气压控制独立于高压喷涂的气压控制。

2.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述分光镜面(41)为平面或弧形面。

3.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述聚焦镜面(51)由一个或多个弧形镜面组成。

4.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述固定座(2)在光束入口处固定连接有光束入射管(9)，该光束入射管(9)远离固定座(2)的一端与激光器相连接。

5.根据权利要求1或4所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：所述激光器为CO2激光器、Nd:YAG激光器、碟形激光器、半导体激光器或光纤激光器。

6.根据权利要求1所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，其特征在于：由多束聚焦激光光束(73)的末端聚焦形成的聚焦激光光斑位于所述拉瓦尔喷嘴(3)中粉末喷射通道(31)的正下方。

7.一种激光-冷喷涂同轴复合沉积方法，其特征在于：使用权利要求1-6任一项所述的激光-冷喷涂同轴复合沉积装置，所述激光-冷喷涂同轴复合沉积方法依次包括以下步骤：

A、激光器发射入射激光光束(71)，入射激光光束(71)从固定座(2)的光束入口处进入内腔(21)中、并照射到分光镜(4)的分光镜面(41)上；

B、分光镜(4)将入射激光光束(71)分成至少两束反射激光光束(72)、并将至少两束反射激光光束(72)反射至各反射聚焦镜(5)的聚焦镜面(51)；

C、反射聚焦镜(5)的聚焦镜面(51)将各反射激光光束(72)反射成聚焦激光光束(73)，多束聚焦激光光束(73)从固定座(2)的光束出口处射出、并在基材(1)上聚焦形成聚焦激光光斑，拉瓦尔喷嘴(3)的粉末喷射通道(31)向基材(1)垂直喷射粉末粒子，粉末粒子与多束聚焦激光光束(73)同轴线被送入聚焦激光光斑中心，实现激光-冷喷涂同轴复合沉积。