高能束表面改性
表面改性技术-表面热处理
提高工件的耐磨性。
氧化层的形成
在表面热处理过程中，材料表面 会形成一层致密的氧化层，有助
于提高耐磨性。
抗疲劳性能的改善
通过表面热处理，工件的抗疲劳 性能得到显著改善，从而延长工
件的使用寿命。
表面热处理对工件疲劳强度的影响
表面质量的改善
01
表面热处理可以改善工件表面的粗糙度，降低应力集中效应，
表面改性技术的发展趋势
01
02
03
高能束表面改性
利用激光、等离子体等高 能束技术进行表面改性， 具有高效、环保等优点。
复合表面改性
结合多种表面改性技术进 行复合处理，以提高材料 表面的综合性能。
智能化表面改性
利用计算机技术实现表面 改性的智能化控制和优化， 提高表面改性的效率和效 果。
02
表面热处理技术
目的
表面改性的目的在于提高材料的耐腐蚀性、耐磨性、装饰性和使用寿命，以满 足各种工程应用的需求。
表面改性技术的分类
物理表面改性
利用物理方法改变材料表面的结 构和性质，如离子注入、激光熔
覆等。
化学表面改性
通过化学反应改变材料表面的组成 和性质，如氧化、还原、化学镀等。
机械表面改性
利用机械力对材料表面进行加工处 理，如喷丸强化、滚压加工等。
• 处理过程简单，成本较低。
表面热处理技术的优缺点
01
缺点
02
可能引起材料内部结构变化，影响材料整体性能。
03
对处理设备和环境要求较高，需要严格控制加热温 度和时间。
03
表面热处理技术的方法
火焰喷涂
火焰喷涂是一种传统的表面处理技术， 通过将熔融的金属雾化成微粒，并利 用火焰将微粒喷射到基材表面形成涂 层。
金属表面修饰的技术研究及应用
金属表面修饰的技术研究及应用在现代工业制造中，金属表面修饰技术扮演着重要的角色，它可以改善金属材料的表面质量，提高金属材料的使用寿命以及改善材料的性能。
总的来说，金属表面修饰技术可以提高金属材料的物理和化学性质，从而扩大金属材料的应用领域。
本文将详细探讨金属表面修饰技术研究的现状及其应用。
一、金属表面清洁技术金属表面清洁技术可分为化学清洗法、机械清洗法和物理清洗法三种。
其中机械清洗法和物理清洗法都是借助于物理与化学作用实现清洗的，比如切削、抛光、内外喷砂和爆破等。
而化学清洗法是把化学反应引入金属表面处理过程中，利用化学反应与物理反应所产生的溶解、分解、热效应等力和作用，来去除杂质和改善表面质量。
该方法以酸性或碱性溶液处理金属表面，被处理的金属通过表面反应来实现清洗的目的。
二、金属表面涂覆技术金属表面涂覆技术主要采用热喷涂、电化学沉积、真空喷涂、气体等离子体涂覆、电弧喷涂、喷涂焊接等方法。
不同的涂覆表面形成不同的涂层类型，例如：硬化层、防腐层、抗磨层等。
金属的涂覆技术在金属表面工程领域中是十分重要的，其作用是通过改变金属表面的组成、结构和成分，来提高金属材料的性能，如硬度、耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性等。
在实际生产应用中，金属表面涂覆技术被广泛应用于汽车制造、造船、飞机制造、机床加工、电子器件制造、冶金工业、石油化工等领域。
三、金属表面改性技术金属表面改性技术是采用高能束流和等离子体技术等方法，可以对金属表面进行线和面改性，从而得到具有特殊性质的新型材料。
其方法主要包括等离子体表面改性技术、高能束技术、低能离子注入技术、金属熔喷涂技术等，可以在金属材料内部和表面形成新型的物理、化学和微结构特性。
金属表面改性技术的研究领域很广泛，如新材料研制、原位反应增强金属材料性能、环保和能源领域等等。
虽然金属表面改性技术的研究和应用还处于起步阶段，但它的应用前景非常广阔。
结尾：总的来说，金属表面修饰技术的发展有助于提高金属材料的使用寿命和性能，从而推动工业制造的发展。
聚合物材料的表面改性方法
聚合物材料的表面改性方法聚合物材料是一类具有广泛应用前景的材料，具有质轻、高强度、耐腐蚀等特点。
然而，由于其表面的化学稳定性较差，导致其在某些特殊环境下容易受到损伤。
为了改善聚合物材料的性能，人们通过表面改性方法对其进行处理，并赋予其更多的功能。
本文将介绍一些常见的聚合物材料的表面改性方法。
物理气相沉积（PVD）是一种常见的表面改性方法。
通过将金属等材料以适当的气氛转变为气体态，然后使其在高真空环境中与聚合物材料表面发生反应，从而形成一层新的材料。
PVD能够显著提高聚合物材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
此外，PVD还可以通过控制沉积参数来调节材料层的粗糙度和结构，从而实现对材料性能的精确调控。
化学沉积是另一种常见的聚合物表面改性方法。
化学沉积利用化学反应使金属或其他材料以原子或分子的形式沉积在聚合物材料的表面上。
与物理气相沉积不同，化学沉积可以在常压或低压下进行。
化学沉积能够根据反应条件的不同，形成不同厚度、形貌和成分的材料层，从而使聚合物表面的性能得到改善。
例如，通过化学沉积薄层二氧化硅，可以增强聚合物材料的耐候性和耐磨性。
离子注入是一种通过将离子注入到聚合物表面来改变其性能的方法。
离子注入可以显著改变聚合物的化学结构和表面性质，从而实现对材料性能的调节。
通过控制注入的离子种类和能量，可以使聚合物材料表面发生化学反应，形成新的摩擦性能、光电性能等。
离子注入方法具有对材料表面改性效果持久、成本低廉等优点，因此得到了广泛应用。
高能束流 (EB) 辐照是一种利用电子束对聚合物材料进行表面改性的方法。
在高能束流辐照下，能量较高的电子束穿透聚合物材料，与其分子相互作用，从而引发一系列化学反应。
这些反应可以引起预期的表面改性效果，如增加表面粗糙度、提高耐久性和改善光学性能等。
由于高能束流辐照能够实现材料的局部改性，因此在一些特定应用中得到了广泛应用。
总之，聚合物材料的表面改性是提高其性能的重要途径。
通过物理气相沉积、化学沉积、离子注入和高能束流辐照等方法，可以赋予聚合物材料更多的功能性和改善其性能。
表面改性技术
5
（二）喷丸表面形变强化工艺及应用
1、喷丸材料
铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸、陶瓷丸、聚合塑料丸、液 体喷丸介质 黑色金属制件可以用铸铁丸、铸钢丸、钢丝切割丸、玻璃丸和陶瓷 丸 有色金属和不锈钢件需采用不锈钢丸、玻璃丸和陶瓷丸。 模具表面处理常用二氧化硅液态喷丸
2、喷丸强化用的设备
按驱动弹丸的方式可分为机械离心式弹丸机和气动式弹丸机两大类。 （1）机械离心式喷丸机 功率小，生产效率高，喷丸质量稳定，但设备制造成本高。 适用于要求喷丸强度高、品种少批量大、形状简单尺寸较大的零部件。
此涡流能将电能变成热能，使工件加热。涡流在被加热工件中的分布 由表面至心部呈指数规律衰减。因此涡流主要分布在工件表面，工件 内部几乎没有电流通过。这种现象叫做表面效应或集肤效应。
感应加热就是利用集肤效应，依靠电流热效应把工件表面迅速加热到 淬火温度的。当工件表面在感应圈内加热到相变温度时，立即喷水或 浸水冷却，实现表面淬火工艺。
⑥ 生产率高，便于实现机械化和自动化；淬火层深度易于控制，适 于批量生产形状简单的机器零件，因此得到广泛的应用。 缺点：设备费用昂贵，不适用于单件生产。
16
2. 感应加热表面淬火原理
图 感应加热表面淬火原理图
17
当感应圈中通过一定频率交流电时，在其内外将产生与电流变化频率 相同的交变磁场。将工件放入感应圈内，在交变磁场作用下，工件内 就会产生与感应圈频率相同而方向相反的感应电流。感应电流沿工件 表面形成封闭回路，通常称之为涡流。
得微细的马氏体组织，提高零件的表面硬度和耐磨性，
零件心部未发生相变。
10
表面淬火工艺主要有：
感应加热表面淬火、脉冲表面淬火、火焰加热表面 淬火、接触电阻加热表面淬火、浴炉加热表面淬火、 电解液加热表面淬火及表面保护加热处理等。
ZL104铝合金等离子表面重熔处理
・
造
Ｍａ ． ０１ ｒ２ ２ ＶＯ ． ＮＯ ３ Ｉ ６１ ．
２２・ ６
Ｆ ＯＵＮ Ｙ ＤＲ
Ｚ １４ Ｌ 铝合金等 离子表面重熔 处理 Ｏ
潘 璋，董选普 ，黄齐文
（ 中科技 大学材料成形与模具技术 国家重点 实验室 ，湖北武汉 ４ ０ ７ ） 华 ３０ ４
摘要 ：通过对Ｚ １ 铝合金表面进行高能束等离子表面改性处理 ，获得了铝合金表面重熔层组织。采用Ｓ Ｍ、 Ｄ 、 Ｌ０ ４ Ｅ Ｅ Ｓ
表面熔凝 （ 重熔） 技术 已用 于碳 素钢耐磨 性［ ９ １ 、不锈 钢
耐 蚀 性 ㈣及 灰 铸 铁 表 面 熔 凝 处 理 …等 ，崔 洪 芝 等 在 】
Ａ ９Ｄ 合金 表面进 行 等离子 表 面重熔 处理 以提 高其 Ｚ １镁
表面 防腐性 能［ 。
本 试 验采 用 高能 等离 子束 表 面 处理 设 备 对Ｚ １４ Ｌ ０ 亚共 晶铝合 金表 面进行 改性 处理 ，研究 了重 熔层 中组
以适 应 于工程 现场应 用 。高能 等离子束 表 面处理 技术
与激 光相 比具有 设备 简单 、成本 低廉 、热效 率高 等 特
点 ，易于控 制和实 现大规模 自动化生 产 ＿ ７ 。等离 子束
形 核 的 核 心 。重熔 后 共 晶 Ｓ由针 条状 变为 细 小 颗 粒 。 ｉ 蔡殉【 叫等采 用 激 光对 Ｚ １９ 金 进 行 表 面 重 熔 改 性 Ｌ０合 处 理 ，发 现 随 着 功 率 增 大 ，重 熔 层 中组 织 呈 现 由树 枝 晶 向胞 状 晶 过 渡 的 现 象 ，且 重熔 层 中 的 仅Ａ 固溶 ．１ 体 的硅 含量呈 过饱 和状 态 。梁 工英 等对 Ｚ １ｉ２ 金 Ａ Ｓｌ合
高能束表面改性技术
国内自20世纪80年代以来激光相变硬化工艺的应用开发在车辆、机械、矿山、模具等方面也有许多成功的实例并建立了生产线,例如对汽车或拖拉机汽缸套内壁进行激光相变硬化处理，使汽缸套的使用寿命成倍提高。
*
激光合金化与激光熔覆
激光合金化与熔覆是同一种类型的工艺，它们的区别仅在于，激光合金化所形成的合金层的成分是介于施加合金与基体金属之间的中间成分，即施加合金受到较大或一定的稀释。而激光熔敷则是除较窄的结合层外，施加合金基本保持原成分很少受到稀释。 这些区别可以由被施加材料、施加合金成分、施加形式及量和激光工艺参数的改变来达到。
#2022
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电子束表面处理的特点
2.电子束表面改性工艺
1）电子束表面相变硬化
电子束表面相变硬化也称电子束表面淬火，是用高能量的电子束快速扫描工件，控制加热速度为103～105℃/s，使金属表面薄层被快速加热到相变点以上，此刻工件基体仍处于冷态。随着电子束的移开和热传导作用，表面热量迅速向工件心部或其他区域传递，高速冷却(冷却速度达108K／s～1010 K／s)产生马氏体等相变，在瞬间实现自冷淬火。
01
扫描速度太慢，会导致金属表面温度超过熔点，或者加热深度过深，不能自冷淬火。扫描速度太快，则可能使表面达不到相变温度。功率密度则受激光器功率和和光斑尺寸的影响，功率密度太小，表面得不到足够的热量，不能达到所需的相变温度。
02
*
常用的黑化处理方法有磷化法、碳素法和熔覆红外能量吸收材料(如胶体石墨、含炭黑和硅酸钠或硅酸钾的涂料等)。其中磷化法最好，其吸收率可达80%～90％，膜厚仅为5μm，具有较好的防锈性，激光处理后不用清除即可用来装配。
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3）电子束表面合金化
电子束表面合金化与激光表面合金化有些相似，将某些具有特殊性能的合金粉末或化合物粉末如B4C、WC等粉末预涂敷在金属的表面上，然后用电子束加热，或在电子束作用的同时加入所需合金粉末使其熔融在工件表面上，在表面形成与原金属材料的成分和组织完全不同的新的合金层，从而使零件或零件的某些部位提高耐磨性、耐蚀性、耐高温氧化的特种性能。
高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制成形新技术
高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制成形新技术摘要：当今社会的快速发展，各行业对金属材料的性能要求越来越高，而高性能金属功能材料由于表面质量及性能受微观组织形态的影响，具有非常良好的节能、降耗、高效以及优质的性能特点。
因此高性能金属功能材料被广泛应用于电子信息、航空航天等多个领域，基于此，本文就高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制成形的基础上进行深入的分析，有助于更好的提升高性能金属功能材料微观组织控制的水平，这对提升高性能金属功能材料的表面质量有着非常良好的推动效果，也能有效扩大高性能金属功能材料在各行各业中的应用范围。
关键词：高性能金属功能材料；表面质量；微观组织引言：在各行业对金属材料的广泛应用过程中，这些金属材料的性能通常受到加工阶段微观组织控制的影响，为了更好地使金属材料适应于各行业所需，就需要对高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制成本技术进行全新的研究，才能实现对高性能金属功能的完美发挥，以此满足各行业的需求。
1.1.高性能金属功能材料表面质量及微观组织控制之间的关系在金属材料中，金属材料的微观组织通常对金属材料的功能性能具有很大的影响，同时这些金属材料的微观组织还会决定着金属材料表面的质量，因此在一定程度上，金属材料的表面质量很容易对制品的成型工艺产生决定性作用[1]。
为了避免金属材料在凝固时因为这种情况发生的极端现象，采取系统化的控制金属材料的表面微观组织，能够实现对金属材料表面质量的精准控制，也能有效提高金属材料功能的整体性能，这对金属材料的高效成型而言具有十分重要的意义。
然而当前受到热处理、塑性变形以及外加磁场热处理的影响下，想要更进一步的提高金属材料的功能，就需要对金属材料微观组织控制的形成质量和表面质量给予不断的成型技术创新支持，才能有效促使高性能金属功能材料在各行业中的应用。
2.高性能金属功能材料微观组织控制成像的全新技术要求2.1外加磁场热处理在高性能金属功能材料微观组织控制成像的技术中，外加磁场热处理组织的控制方式需要借助超导材料的方式，从而获取强大的磁场所需。
生物医学材料表面改性与性能优化
生物医学材料表面改性与性能优化生物医学材料的表面改性与性能优化是一项关键的研究领域，在生物医学工程与医疗器械领域具有广泛的应用前景。
通过对材料表面进行改性，可以改善材料的生物相容性、机械性能、抗菌能力等关键性能，从而提高其在医疗领域的使用效果。
一种常见的表面改性方法是利用物理方法对材料进行处理，例如等离子体处理、高能束辐射、激光照射等。
这些方法可以改变材料表面的形貌、化学结构和表面能，从而影响材料的表面性能。
例如，等离子体处理可以增加材料表面的粗糙度，增强细胞与材料表面的黏附力，提高细胞生长和组织再生效果。
高能束辐射和激光照射可以改变材料表面的化学结构，增加材料表面的亲水性，提高其润湿性能。
通过这些物理方法对生物医学材料的表面进行改性，可以使材料更适合生物体内的应用。
除了物理方法，化学方法也是常用的生物医学材料表面改性的手段之一。
例如，可以利用溶液中的活性基团与材料表面上的官能团进行化学反应，形成化学键，从而将功能性分子固定在材料表面上。
这可以实现对材料表面的化学修饰，并赋予材料新的性能。
例如，可以在材料表面引入生物活性物质，如药物、蛋白质和细胞识别分子，实现药物缓释、组织工程和仿生材料的制备。
此外，生物医学材料的表面改性还可以通过纳米技术来实现。
纳米技术可以通过控制材料的尺寸、形状和表面结构，调控材料的性能。
例如，可以利用纳米颗粒在材料表面形成纳米颗粒膜，增加表面积，改变表面能和化学活性。
纳米颗粒还可以作为载体，将生物活性物质固定在材料表面上。
此外，纳米材料还可以通过调控其形貌和表面特性，实现对材料表面的光、电和磁性能的调控，从而使材料在生物医学领域具有更多应用的可能性。
生物医学材料的表面改性不仅可以改善其生物相容性、机械性能和抗菌能力，还可以对材料的生化反应、生物响应和细胞材料相互作用等方面进行调控。
例如，可以通过表面改性来调控材料与细胞间的相互作用，促进细胞的黏附和增殖，或者抑制细胞的生长和炎症反应。
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YAG激光器结构示意图
Nd-YAG激光器的特性
1. 激光为近红外不可见光，保密性好
1960-5-17，Ted Maiman 发明第一台激光器
红宝石激光器的特性
优点： 1. 温度效应明显 缺点：
1. 需要高能量的泵浦光源
2. 激光上能级寿命长，有利于 2. 较低的效率 储能，输出能量大 3. 冷却困难，使输出脉冲频率 不能太高 3. 激光器输出红光，适合应用 需要。
（2）钕钇铝石榴石激光器（Nd:YAG）
按泵浦方式：电激励激光器、光泵浦激光器、核能泵浦激光器、 热能激励激光器等 按谐振腔：内腔激光器、外腔激光器、环形腔激光器折叠腔激 光器等
根据工作物质分类
固体激光器 气体激光器 ：红宝石，Nd:YAG，钕玻璃
：He—Ne，CO2，离子激光器
：染料激光器 ：同质结，异质结，量子阱
液体激光器
半导体激光器
2.高方向性
激光光束的发散角可以小于一到几个毫弧度，可以认为光束基 本上是平行的。激光的高方向性使其能在有效地传递较长的距 离的同时，还能保证聚焦得到极高的功率密度。
3.高相干性
相干性主要描述光波各个部分的相位关系。因为它的频率 很单纯，从激光器发出的光就可以步调一致地向同一方向
传播，可以用透镜把它们会聚到一点上，把能量高度集中
固体激光器基本结构示意图
（1）红宝石（Cr3+：Al2O3)激光器
1960-5-17，Ted Maiman 发明 第一台激光器
第一台红宝石激光器原理图
红 宝 石 是 在 三 氧 化 二 铝 (A12O3) 中 掺 入 少 量 的 氧 化 铬 (Cr2O3)生长成的晶体（重量比为0.03%～0.07%)，吸收光谱 特性主要取决于铬离子(Cr3＋)，各向异性晶体，具有双折射。
Ｓ Ｃ Ｗ １
，式中， W/S是激光的功率密度，C是
b. 表面等离子形成的冲击力
（3）
光作用 光化学反应机制：由于吸收光子能量导致的光分解和裂解 光热化学机制：光子被吸收后分子热振动加剧
1.3 激光表面处理技术
工艺方法
功率密度 （W/cm2） 冷却速度 （℃/s） 作用区深度 （mm）
激光淬火 激光合金化
1.2.4 液体激光器
分类：有机化合物液体激光器(染料激光器) 无机化合物液体激光器(无机液体激光器)
特点：波长可调谐，调谐范围广
可产生极短的超短脉冲(10-15s) 可获得窄的谱线宽度(10-5-10-6nm)
染料激光器结构示意图
1.2.5 半导体激光器
工作物质：半导体材料如砷化镓(GaAs)、硫化镉(CdS)、 碲锡铅(PbSnTe)
（有高的机械强度、高的导热特性） 掺杂材料：稀土元素（Nd3+，Er3+，Ho3+，Sm2+，Er2+） 过渡金属（Cr3+，Ni3+）
固体激光器的特点
能量大，峰值功率高
结构紧凑、牢固耐用 连续输出功率不如气体激光器
固体激光器基本结构
1. 工作物质 2. 泵浦源 3. 谐振腔 4. 冷却系统 5. 滤光系统
可在几分之一秒甚至千分之一秒把金属材料由室
温加热至奥氏体转变温度或熔化温度。
2.2 电子束表面处理原理
电子束表面处理原理： 高速运动的电子具有波的性质，当高速电子束照射到金 属表面时，入射电子能深入金属表面一定深度，与基体金属 的原子核及电子发生相互作用。由于入射电子与原子核的质 量差别极大，和原子核的碰撞可以看作是弹性碰撞。因此， 能量传递主要是通过电子束与金属表层电子碰撞而完成的， 所传递的能量立即以热能的形式传给金属表层原子，从而使 被处理金属的表层温度迅速升高，使表层成分和组织结构发 生变化，达到表面改性的效果。
1.3.2 激光合金化和激光熔覆
激光合金化：利用激光改变金属或者合金表面化学成分的 技术 激光熔覆：用激光在基体表面覆盖一层薄的具有特定性能 的涂层技术 都是形成合金层，提高工件性能，延长工件使用寿命。 合金化 过程更以基材的熔化为主，通过外加合金改变表 面化学成分； 熔覆 更强调外加合金的熔化，希望在保证冶金结合前提 下尽可能降低稀释率
激光合金化和激光熔
侧向送粉
激光合金化和激光熔覆实例
耐腐蚀（包括耐高温腐蚀）和耐磨损。应用的实例如内燃机的阀和阀 座的密封面的激光熔覆，水、气和蒸汽分离器的激光熔覆等。
激光熔覆工业应用实例
冶金轧辊激光合金化
轴类零件表面激光熔覆
1.3.3 激光非晶化
激光非晶化:是利用激光快速加热和快速冷却的特点加热 材料表面使其熔化，并以大于一定临界冷却速度急冷至低 于某一特征温度，以抑制晶体形核和生长，从而获得非晶 材料的技术。 与急冷法制得的非晶态合金相比，激光法制取的非晶态合 金优点：冷却速度高；激光非晶态处理还可减少表层成分 偏析，消除表层的缺陷和可能存在的裂纹。
激光淬火实例
齿轮的激光强化，比常规热处理高的表面 硬度及硬度分布均匀的相变硬化层，从而 提高其耐磨、耐蚀、耐冲击和耐疲劳性能， 且激光强化过程中工件变形小。
柴油机曲轴的激光强化，发动机台架试验证明，激光强化后的曲轴 颈平均磨损比普通淬火减少90%，曲轴的耐磨性提高1倍以上。
曲轴轴颈表面激光强化
1. 增益介质，2. 泵浦源，3. 反射镜， 4.输出功率藕合器，5. 激光束
激光器示意图
1.2.1 激光器的分类
按工作物质：气体激光器、固体激光器、液体激光器、半导体 激光器等 按运转方式：连续激光器、脉冲激光器、超短脉冲激光器、稳 频激光器、可调谐激光器
按波长：红外激光器、可见光激光器、紫外激光器、毫米波激 光器、X射线激光器等泵
104-105 104-106
104-105 104-105
0.2-3 0.2-2
激光熔覆
激光非晶化 激光冲击硬 化
104-106
106-1010 109-1012
104-106
106-1010 104-106
0.2-1
0.01-0.1 0.02-0.2
1.3.1 激光淬火
也称激光相变强化。是在固态下经受激光辐照，其表层被 迅速加热，并在激光停止辐射后快速自冷却使表面硬化的 一种工艺方法。 极快的加热速度和冷却速度 柔性好，易于自动化生产 精密节能 自淬火
CO2激光器基本结构
输出特性
(1) 放电特性 相应于 CO2 激光器的输出功率，其放电电流有一个最佳值。 CO2 激光器的最佳放电电流与放电管的直径，管内总气压， 以及气体混合比有关。 (2) 温度效应 CO2激光器将有60％以上的能量转换为气体的热能，使温度升 高。而气体温度的升高，将引起激光上能级的消激发和激光下 能级的热激发，这都会使粒子反转数减少。并且，气体温度的 升高，将使谱线展宽，导致增益系数下降。特别是，气体温度 的升高，还将引起CO2分子的分解，降低放电管内的CO2分子 浓度。
气体激光器的特点
气体激光器的工作物质：气体或蒸汽 波长范围：紫外到红外 优点： 1.工作物质均匀性好，光束质量好
2. 连续输出功率高
3. 转换效率高 4. 结构简单 5. 成本低 应用：准直、导向、计量、材料加工、全息术、医学、农 业育种、国防等
（1）CO2激光器
工作物质为二氧化碳，加入氮气、氦气作为辅助气体，以提高 输出功率和效率。 主要特点：输出功率和能量相当大，既能连续工作，又能脉冲 工作，峰值功率高，能量转换效率达20~25%；输出波长分布 在9～18 m，已观察到上百条谱线，其中10.6m最重要。
2、电子束表面处理
主要内容：
1、电子束表面处理的主要特点
2、电子束表面处理工艺
3、电子束表面处理设备 4、电子束表面处理应用
2.1 电子束简介
电子束是一束集中的高速电子。 特点：
它的速度取决于加速电压的高低，可达到光速的
2/3左右。
具有高的功率和功率密度的电子束撞击材料表面，
可使能量沉积在材料的亚表层区域，并可形成亚 稳金属合金。
较小。
（7）工件尺寸受真空室的限制，尤其是对大批量流水线生产来说 更是无法接受。
（8）当使用电压超过150 kW时，电子束易激发X射线，使用过程
中应注意防护。
2.4 电子束表面处理工艺
电子束表面改性
固态相变
液态相变
电子束表面淬火
电子束表面熔凝
电子束表面熔覆
电子束表面合金化
电子束表面精 细化
电子束表面非 晶化
电子束预涂气 体合金化
电子束预涂敷 层合金化
不同材料电子束处理的技术分类
2.4.1 电子束表面淬火
电子束以很高的速度轰击金属表面，电子与 金属材料中的原子相碰撞，给原子以能量，使金 属表面温度迅速升高。当材料被加热到奥氏体点 以上、熔点以下时，采用自身淬火冷却，达到表 面硬化层。由于自身冷却的冷速可以超过105 K/s， 获得的表面硬化层的硬度比感应加热、火焰加热 等高出几个HRC单位，组织也更为细化。
特点：体积小、效率高、结构简单、成本低 应用：光纤通讯、光盘、准直、显示等
1.2.6 激光与物质的作用机理
激光与物质作用的几个阶段：
①激光照射到材料表面；
②激光被材料吸收变为热能；
③表层材料受热升温；
④发生固态转变、熔化甚至蒸发；
⑤材料在激光作用后冷却。
1.2.6 激光与物质的作用机理
（1）热作用 由于激光光子的吸收而产生的热效应 （2）力作用 a. 光压： I = 光子的速度 －•－
1、 激光表面处理