引言
激光熔覆技术自20世纪80年代兴起以来，已成为一种先进的制造技术，融合了快速制造技术与表面改性技术，具有广泛的应用前景。激光熔覆过程中容易产生裂纹，且其原因多元，控制难度较大，制约了其大规模应用。抑制熔覆裂纹的产生已成为亟待解决的问题。本文旨在从裂纹的分类、形成机理、应对措施等方面，全面总结激光熔覆裂纹的研究现状，为激光熔覆技术的发展提供有益参考。
形成机理
激光熔覆加工过程具有温度梯度大、能量密度高和非平衡等特点，分析激光熔覆裂纹的形成机理对于裂纹控制具有重要意义。目前，国内外学者主要从以下三个方面开展研究：
1. 对金属材料裂纹萌生与扩展的微观理论进行研究，提出微裂纹描述方法；
2. 对材料的微观进行观察，分析裂纹产生的机理；
3. 对材料的结构进行仿真，模拟裂纹的产生和扩展。
特别是关于热裂纹的研究，诸多学者提出了多种理论、假设、判据，如凝固裂纹理论、应变判据、应变率判据等。无论热裂纹还是冷裂纹，其萌生和扩展都与成形过程中的应力密不可分。下面本文将进一步梳理裂纹形成的机理。
2.1 从凝固过程看
冷凝刚开始进行时，覆层的液体较多，晶体可以无束缚地生长，应变更难以集中。但随着固相占比的增加，晶间液膜在固相间形成，易出现不连续且不能自由流动的液膜。当冷凝收缩时，固液两相区晶间液膜处易引起应变集中，导致裂纹萌生。由于熔覆的冷凝过程迅速，裂纹萌生后无法由新的液相弥合，微裂纹进一步扩展会形成凝固裂纹。晶间液膜是裂纹产生的条件，而局部应变集中则是裂纹萌生发展的前提。快凝、快冷作用在不均匀或偏析的中会引起较大的热应力，产生残余拉应力，极易沿晶萌生，随后快速沿脆性晶面生长，导致裂纹产生。
2.2 从晶体结构看
熔覆成形的急冷急热易导致覆层产生众多位错，这些位错沿一定方向滑移，遇到晶界中硬质相颗粒的阻碍时，会在滑移带末端造成位错塞积，导致应力在塞积端集中。这种应力一旦超过材料的断裂强度，就会出现开裂，裂纹开始形核。当覆层拉应力大于裂纹扩展临界应力时，解理裂纹就会产生。有时，过高的激光功率、过小的扫描速度或过长的保温时间虽然会大大减缓熔池的冷却速率，但会使覆层晶粒尺寸过大，应力过于集中，增大开裂风险。晶粒取向也会影响裂纹的萌生与扩展，研究发现，裂纹扩展速率与晶粒取向差呈负相关。
2.3 从缺陷看
覆层中的气孔、夹杂等可使覆层向高裂纹敏感性的转变，形成显微缺陷或裂纹源。在应力应变条件下，只有当裂纹源的尺寸超过临界缺陷尺寸时，裂纹才会萌生和扩展。有时共晶也充当裂纹萌生扩展的“催化剂”。柱状晶界是最迟凝固的部位，各种偏析元素在此高度集中。相较于晶内，晶界金属的熔点低，裂纹敏感性高。在拉应力的作用下，覆层容易因微应变集中而发生沿晶开裂。对于含有脆性相的覆层，由于拉伸残余应力的累积，容易在凝固后的缺陷处引发裂缝。共晶可以为脆性断裂提供简便的裂缝通道，使裂纹沿着位于晶界处的树枝状脆性共晶相传播。气孔有时也扮演裂纹萌生扩展的“”，它使覆层松散，甚至使覆层与基体剥离。气孔也是引起应力集中、增大覆层裂纹敏感性的主因。
应对措施
为了减小覆层内应力、提高覆层的力学性能，可以通过优化工艺参数来实现。在光斑大小一定的情况下，影响裂纹的工艺参数有激光功率、扫描速度和送粉速率等。下面进一步探讨工艺参数与裂纹的关系。
3.1 激光功率对裂纹的影响
覆层单位面积内的裂纹数目通常与激光功率呈正相关。上官绪超等人在多种激光功率下对45钢表面进行激光重熔处理后发现，激光功率为800W时，铁基复合陶瓷的裂率最小。在其他条件一定的情况下，Yi等通过改变激光功率，在灰铸铁表面进行激光熔覆，最终在激光功率为3500W的条件下得到了无裂纹覆层。朱刚贤等认为，提高激光功率和降低进给量可以减少裂纹。李嘉宁在研究激光功率与包层裂纹的关系后认为，利用凸点可以减少和控制裂纹。这是因为激光功率过低时，覆层结合区
