激光表面处理
作用过程
• 高能量(104-105w/cm2)激光束快速扫描工 件，工件表面极快升温到高于相变点低于 熔化温度；光束离开后，冷态基体的热传 导使被加热区迅速冷却而产生自淬火；
• 快速加热和快速冷却 组织细、硬度高 • 加热速度高达：105－106℃/s • 冷却速度高达：105 ℃/s
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硬度沿宽度方向分布
• 光斑的塔接造成
硬度
• 理想的匀强光斑产 生的回火软化区比
高斯光斑小
位置
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2. 疲劳强度：相变硬化、马氏体转变过 程产生体积膨胀，膨胀受到基体的制 约产生残余压应力，压应力使疲劳强 度增大
– 玻璃的阻抗高，但装夹困难且碎片难以收集 – 水操作方便
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存在的主要问题
• 激光冲击效果的无损检测。目前测表面残 余压应力主要使用X 射线衍射仪,这种方法 设备昂贵,需由专业人员操作,只适合实验室 使用。
• 新型约束层的选择研究。 • 冲击参数的优化研究。 • 高能量、高频率激光器的研制。
张力梯度主要取决于
∂σ
∂y
=
−cp
(1+
In
T T0
)
∂T ∂y
•熔池温度 •温度梯度 上述两者又是功率密度、
作用时间的函数
式中：c p为比热；T0为表面焓的参考温度 •对 流 强 度 主 要 取 决 于 功
率密度
T为熔池温度; σ为表面张力；
•对 流 循 环 次 数 取 决 于 交
y为熔池横截面坐标
• 冲击波峰压只与激光功率密度有关,与激光 的脉宽和波长无关
强化机理
• 表面硬度提高机理：
– 对铝合金试样分析后认为,试样中存在的高 密度位错是硬度提高的主要原因;
– 对各种铁基合金,冲击后位相的转变,如γ相 至α相的转变,也是材料硬度提高的一个原
因。对不锈钢激光冲击处理后发现, 马氏体 的转变使表面硬度提高150 % ~200 % 。 – 冲击处理后材料结构的改变例如缠结也能极 大地提高表面硬度
• 吸收层0.01~0.1um，深度：0.1~0.5mm • 功率密度要求不高，多模、矩形光斑 • 研究活跃，某些工艺已经得到实际应用
分类
• 激光表面相变硬化
• 激光熔凝
• 激光合金化
• 激光表面涂覆
• 其他
– 激光冲击硬化、激 光毛化、激光上釉 等
工艺
相变硬化 熔凝和合 金化涂覆 冲击硬化
功率密度
§7.4 激光熔凝
激光熔凝 I=104~106 W/cm2
熔化,随后快速冷却凝固102~106k/s,巨脉冲 1012k/s 效果:细微均匀的表面组织,抗磨损,抗腐蚀性能好(腐蚀
原因:各种形式伏打电池,来源于表面组织不均匀) 工艺:匀强光强,不增加吸收层 试验研究:铸铁和工具钢,提高硬度 非晶态共晶→优良抗腐蚀性能 应用少,原因:与合金化差不多;破坏几何完整性,要求表
• 化学反应吸收层
• 磷化法：形成磷酸锰、磷酸锌、磷பைடு நூலகம்铁覆盖层 • NaOH氧化法
• 布儒斯特角吸收：入射角的控制、光斑的扩 大等问题、内表面处理
三 相变硬化层性质
1. 硬度：沿深度方向的硬度分布
硬度
距表面距离
单台阶：高碳钢 双台阶：亚共析钢，不完全相变：马氏体＋未转变的铁素体＋未溶解的渗碳体 表层非最高硬度：表面微熔时，尚未有系统研究 有回火区的硬度分布：基体已经有较高硬度，如经正常淬火后的高速钢
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
北京吉普在线式缸体激光热处理生产线
四、激光相变硬化实例
四、激光相变硬化实例
§7.3 激光冲击硬化
• 高功率密度( GW/ cm2) 短脉冲(几十纳秒) 强激光与金 属材料相互作用,会在材料表面形成一个高压应力波, 即激光诱导的冲击波。强激光产生的这种超高压已成 为动高压技术的一种有效手段, 已用于激光冲击处理 (laser shock processing) 这一材料表面改性技术中。
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一、影响硬化指标参数
• 质量指标：硬化深度(H)、宽度、硬度、晶粒度
• 激光功率P
• 光斑大小D←离焦量
H=α·P/(D.v)
• 扫描速度v
• 材料性质：物理（导热性）、 吸收系数α 、化 学成分、原始组织和热处理状态
• 工艺参数通过热循环参数显示其影响。一定参 数，每点均有：升温→最高→降温
• 较大光斑和较低功率密度可改善波纹
而影响凝固过程和成分的均匀性
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2 影响熔池对流特征的影响因素
(1)溶质元素对熔池对流特征的影响
– 通过改变溶液粘度、密度、表面张力及溶质分布形态等影响对 流特征
P241－图23－15，18
• 可用来改善金属材料的机械性能,特别能有效地提高金 属材料的抗疲劳断裂性能和硬度。
• 与传统的喷丸、锻打相比，洁净、无公害，可处理圆 角、拐角等部位
• 国内外学者研究激光冲击铝合金等有色金属的较多， 亦有碳钢、合钢、球墨铸铁、不锈钢、镍基合金等应 用研究
激光冲击强化原理
• 过程：材料表面局部升温、汽化、电离，产生高 压力(GPa)的等离子体膨胀，对材料表面造成冲击 波或应力波
• 无约束层
–工艺简单
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主要参数
• 激光功率 • 脉冲频率 • 脉冲持续时间 • 光斑尺寸 • 约束层选择
冲击波峰压
• 当将等离子体看作理想气体，激光为高斯 光束时，冲击波峰压P可表示为：
P = B I1/ 2
玻璃作为约束层时, B = 21；水, B = 10. 1
• 张力差与界面能说 • 蒸汽动力说 • 熔池间断熔化说
• 表面形貌的影响因素及其控制
– 材质：活性元素加入可改善表面状况，如硼、硅 等，减小表面张力
– 工艺参数：功率密度和作用时间
• 表面粗糙度随激光功率和扫描速度的减小而下降 • 功率密度恒定条件下，表面粗糙度与激光扫描速度的
关系曲线存在一最大值
• 热喷涂法：火焰喷涂和等离子喷涂（厚度易控，形状 限制成本）
• 电镀法：方法简单，大量H存在→气孔 • 涂刷法：粘结剂与合金粉末调和。清漆，水玻璃等
– 总的来说，导热性差，不利于基本熔化 • 气体激光合金化
– 辐照部位从气氛中吸收碳、氮等 – 典型应用：钛及钛合金的氮化
• 送粉式激光合金化（同步沉积法，提高了能 量利用率）
• 加热速度，最高温度，保温时间，冷却速度
• 加热温度
– 组织转变温度比常规上移很多：C钢900~1200℃
– 但晶粒仍来不及长大。加热：2×103~2×105 0c/s，冷却：700~2×104 0c/s；
• 加热速度
– 常规速度：A 形核、长大，Fe3C溶解，A均匀 化。一个温度范围内，扩散型机理
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国内外现状与发展趋势
• 1970年贝尔实验室首次开始 • 两个方向
– 小能量，小光斑，短脉冲，如：20mJ YAG，脉宽150ps， 光斑直径0.1mm，I＝1012w/cm2
– 高能量，超短脉冲
• 主要研究方向：小功率、约束层，功率密度越来越高 • 主要用水和玻璃作为约束层
– 黑化原则：
• 吸收率高、高的热稳定性(800~900℃) • 导热性能好 • 与工件表面有良好结合 • 涂层薄而均匀 • 益于生成和去除 • 工艺简单、价格便宜
黑化方法
• 喷吐覆盖物：10~20um厚
• 商用高温油漆：有机物＋碳黑＋氧化钛＋SiO2＋硅酸 钠、硅酸钾等
• 石墨和炭素墨水 • 黑化涂料喷涂
• 功率密度为107~1011w/cm2 • 作用时间为几ps到几百ns • 典型冲击强化工艺参数：铷玻璃激光器，输出能
量80~100J，脉宽3~30ns，光斑直径1cm • 主要是力的作用，热作用可忽略不计，防止裂缝
生长和发展，细化晶粒－锻压效果
分类
• 有约束层
–激光束透过水或玻 璃被吸收层吸收, 吸收层部分汽化形 成等离子体,由于 等离子体被约束在 约束层和试样之间, 根据理想气体的状 态方程,在有约束 层时可以比无约束 层时获得更高的冲 击波峰压
互作用时间
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3 表面形貌及其控制
• 表面形貌类型及其成因
三种形貌类型：正常熔化、临界熔化、不充分熔 化
正常熔化呈波纹状：相等间距、向扫描方向弯曲 波纹成因：
• 表面张力梯度驱动熔池学说：表面张力梯度驱动的熔 池内的对流为主要动力，前沿熔化、后沿液面凸起
同轴
§7.5 激光合金化
同轴
同轴
§7.5 激光合金化
同轴
§7.5 激光合金化
激光合金化
激光熔覆
激光熔注
主要工艺参数
• 激光功率（kW） • 光斑尺寸（mm） • 送粉率（mg/s） • 送粉角度（°） • 载气流量(L/min) • 搭接率
1 激光熔池的温度场
– 能量密度 – 能量分布 – 扫描速度 – 几何形状 – 直接影响对流、传质和传热，进
3. 耐磨性：硬夹软的特点，容纳碎屑和 润滑油
激光技术在材料表面处理中的应用
激光技术在材料表面处理中的应用随着科学技术的发展，激光技术已经成为现代产业化生产和科学研究领域中不可或缺的一种重要手段。
作为一种高能量密度的光束，激光的应用领域十分广泛，从原子物理到生物医学，都有激光的身影。
在材料领域，激光技术也具有独特的优势，特别是在材料表面处理中的应用，可以帮助优化材料表面性能并提高材料的使用寿命。
一、激光技术在表面改性中的基本原理激光技术在材料表面处理中的应用，主要是通过激光与材料表面的相互作用来实现的，其基本原理是激光的高能量密度可以激发材料表面的原子和分子，使其发生化学、物理、热力学等方面的变化。
具体地说，可以通过以下几种方式实现材料表面改性：1. 激光熔覆（Laser cladding）：激光对工件表面进行扫描，使其局部区域的温度升高，材料表面开始熔化，在划定的熔化区域内加入合适的材料粉末，激光和粉末共同作用下，在工件表面形成一层新材料，使其表面性能发生变化。
2. 激光表面取样（Laser surface modification）：激光瞄准材料表面，通过光热相互作用，使表面材料脱除一层钝化层，进而暴露出活性原子，修改表面化学性质并增加表面粗糙度和表面活性，从而提升材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性等表面性能。
3. 激光刻蚀（Laser etching）：激光在材料表面划出图案、文字或图像，因为激光线的有效能量密度特别高，在表面材料上形成一定的切迹，从而实现表面形貌、颜色的微细调整。
特别是在制造微电子领域，激光刻蚀技术具有广泛应用。
到这里，读者应该对激光技术在材料表面处理中的基本原理和方式有了大概的了解。
下面，我们来说说激光技术在材料表面处理中的具体应用。
二、激光技术在材料表面处理中的应用实例（1）激光表面取样改性激光表面取样改性是通过激光加热局部区域，使其超过材料的熔点，从而使材料表面瞬间升温，并脱除表面氧化层，从而获得更好的表面附着性能和低粘附性。
例如，有研究发现，对于钢材，在激光处理后的表面粗糙度显著增加，疏水性油(切削液)的接触角也大幅度提高。
激光表面处理操作规程标准
激光表面处理操作规程标准激光表面处理是一种先进的表面处理技术，可以用于金属材料的清洗、除锈、改性和激光喷涂等工艺。
为了确保激光表面处理的安全、高效和质量可靠，制定激光表面处理操作规程标准是非常必要的。
下面是一份激光表面处理操作规程标准的例子，供参考：一、激光表面处理设备及环境要求1.1 设备：激光表面处理设备应具备安全可靠、操作简便、性能稳定的特点，并按照相关国家标准进行检测和验证。
1.2 环境：激光表面处理操作区域应保持干燥、无尘、无明火等安全、整洁的环境，并应配备必要的防护设施。
二、激光表面处理操作人员要求2.1 资质要求：操作人员必须具备相关的激光安全培训、激光操作技术培训和相关证书。
2.2 安全防护：操作人员应穿戴符合标准的防护服、工作靴和防护手套，并使用个人防护装备（如防护面罩、防护眼镜等）。
2.3 操作流程：操作人员应按照操作手册中规定的操作流程进行操作，严禁随意调节激光设备参数。
三、激光表面处理操作流程3.1 准备工作：操作人员应检查激光设备的运行状态，清除工作区域杂物，检查激光器、冷却系统等设备的工作正常。
3.2 材料准备：根据工艺要求，选择适当的材料进行处理，确保材料表面干净、整洁。
3.3 设置参数：根据工艺要求，设置激光设备的激光功率、脉宽、频率等参数。
3.4 开始处理：按照设定的参数进行激光表面处理，操作人员需保持专注和稳定的操作手法。
3.5 结束处理：激光处理完毕后，操作人员应关闭激光设备、清理工作区域，并按照相关规定进行设备维护和保养。
四、激光表面处理安全措施4.1 操作区域安全：禁止未经培训的人员进入操作区域，严禁在操作过程中使用明火或其他易燃物品。
4.2 激光辐射防护：激光操作区域应设置专门的辐射防护措施，操作人员应避免直接暴露在激光辐射下。
4.3 废气排放：对于产生废气的激光表面处理工艺，应配置适当的废气处理设备，保证废气排放符合环保要求。
五、质量控制要求5.1 检测设备：激光表面处理设备应配备适当的质检设备，可进行表面粗糙度、残余应力、处理效果等参数的检测和分析。
激光表面处理课件
控制系统
控制系统用于控制激光器的输出功率、扫描速度和处理时 间等参数，以确保处理过程的稳定性和可重复性。
激光表面处理材料
金属材料
金属材料是激光表面处理的主要应用领域之一，包括钢铁、铝、铜等。通过激 光表面处理可以改变金属材料的表面特性，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳 性能等。
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模具工业
激光表面处理用于提高模具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，延长模具使 用寿命。
刀具工业
激光表面处理用于提高刀具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，提高切削加 工效率。
02
激光表面处理技术分类
激光熔覆
熔覆材料
选择熔覆材料时，需要考 虑其与基材的相容性、熔 点、稀释率等因素。
熔覆层组织
熔覆层的组织结构取决于 熔覆材料、工艺参数以及 基材特性。
涂层厚度
涂层的厚度需要根据使用要求和 工艺参数来确定。
涂层附着力
涂层与基材之间的附着力对涂层 的寿命和性能有重要影响。
03
激光表面处理设备与材料
激光表面处理设备
激光器
激光器是激光表面处理技术的核心设备，其性能直接影响 处理效果。常见的激光器类型包括CO2激光器、光纤激光 器和固体激光器等。
加工头
表面处理
02
根据需求，对工件表面进行抛光、涂覆等处理，提高表面质量
。
质量检测
03
对加工后的工件进行质量检测，确保符合要求。
05
激光表面处理质量检测与评估
激光表面处理质量检测方法
光学检测法
利用光学原理，通过反射、散射等手段检测 表面形貌、粗糙度等参数。
激光表面处理的原理
激光表面处理的原理
激光表面处理是一种利用激光能量对工件表面进行物理或化学改变的技术。
其原理主要包括光照作用、能量传递和化学反应三个方面。
首先，光照作用是指激光光束照射到材料表面时，光子与材料表面原子或分子之间发生相互作用。
激光光子具有较大的能量和较短的波长，能够激发材料表面的电子跃迁，使得原子和分子处于激发态。
这些激发态的原子和分子会产生吸收、散射、透射等现象，从而引起材料表面的物理变化。
其次，能量传递是指激光能量在材料表面的传递过程。
激光光束在照射材料表面时，会被部分吸收。
吸收的能量会被材料内部的原子或分子吸收，使其产生热传导现象，使材料表面温度升高。
随着激光能量的传递，材料表面的温度会发生变化，从而引起材料的热效应。
最后，化学反应是指激光能量在材料表面引起的化学变化。
激光能量的高浓度聚集会导致材料表面的局部温度升高，达到化学反应的临界温度，从而促使材料表面的化学反应发生。
这些化学反应包括热化学反应、光化学反应、气氛反应等，能够改变材料表面的化学成分、组织结构和物理性能。
综上所述，激光表面处理技术通过光照作用、能量传递和化学反应等方式，实现对材料表面的物理或化学改变，从而达到改善材料表面性能、增强材料耐磨性、增加材料附着力等目的。
激光在材料加工中的应用
激光在材料加工中的应用随着科学技术的不断进步和发展，激光逐渐成为了材料加工领域中不可或缺的工具。
激光具有高度的聚焦性和能量浓度，可以对材料进行高精度的加工，广泛应用于切割、焊接、打孔和表面处理等领域。
本文将分别从激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理四个方面，探讨激光在材料加工中的应用。
一、激光切割激光切割是激光在材料加工中最为常见的应用之一。
激光切割通过激光束的高能量浓度将材料局部加热至沸腾或熔化状态，然后利用气体喷射将融化的部分吹掉，以实现切割的目的。
激光切割具有高效、精确和灵活性强的特点，可以对金属、塑料和木材等材料进行切割。
在工业生产中，激光切割广泛应用于汽车、航空航天和电子产品等领域，为生产提供了高效的解决方案。
二、激光焊接激光焊接是利用激光束的高能量浓度将材料的表面加热至熔化状态，然后通过固态相互扩散实现焊接的过程。
与传统的焊接方法相比，激光焊接具有焊缝狭窄、热影响区小和焊接速度快等优势。
激光焊接广泛应用于汽车、船舶和航空航天等领域，提高了焊接质量和生产效率。
三、激光打孔激光打孔是利用激光束的高能量浓度将材料的局部加热至融化状态，然后通过气体喷射将融化的部分吹掉，形成孔洞的过程。
激光打孔具有速度快、孔洞质量好和适用于多种材料等特点。
激光打孔广泛应用于电子元件、纺织品和皮革制品等领域，满足了不同领域对精细加工的需求。
四、激光表面处理激光表面处理是利用激光束的高能量浓度对材料表面进行改性的过程。
激光表面处理可以通过激光熔化和激光热喷涂等方法，改善材料的表面硬度、耐磨性和腐蚀性能。
激光表面处理广泛应用于汽车零部件、模具和塑料制品等领域，提高了产品的质量和寿命。
综上所述，激光在材料加工中具有重要的应用价值。
激光切割、激光焊接、激光打孔和激光表面处理等技术的发展，为材料加工提供了高效、精确和灵活的工具。
未来随着激光技术的不断突破和创新，相信激光在材料加工中的应用将进一步拓宽，为各个领域的生产和发展提供更多的可能性。
晶圆激光剥离表面处理的激光形成方法
晶圆激光剥离表面处理的激光形成方法晶圆激光剥离是一种常用的表面处理方法，可以通过激光的作用将晶圆表面的某一层材料剥离下来，从而实现材料的分离或修饰。
在晶圆加工和集成电路制造过程中，晶圆激光剥离被广泛应用于薄膜的剥离、材料的去除以及器件的制备等方面。
晶圆激光剥离的基本原理是利用激光的能量在材料表面产生高温和高压，使材料局部熔融或蒸发，从而实现材料的剥离。
激光剥离的过程可以分为吸收、传导、膨胀和剥离四个阶段。
在激光照射下，晶圆表面的材料吸收激光能量，能量被转化为材料内部的热能。
不同材料对激光的吸收能力不同，吸收能力越强的材料在激光照射下温度升高越快。
其次，热量通过材料的传导作用逐渐向材料内部扩散，形成一个热量递减的梯度。
这个梯度使得材料表面的温度高于内部，从而使材料局部发生熔融或蒸发。
再次，熔融或蒸发产生的气体膨胀，形成高压区域。
最后，在高压的作用下，材料的表面层被迅速剥离。
晶圆激光剥离的激光形成方法主要有连续波激光、脉冲激光和超快激光等。
连续波激光是将连续的光束聚焦到晶圆表面，通过持续的热作用实现材料的剥离。
脉冲激光是将高能量的激光束以脉冲的形式照射到晶圆表面，通过瞬时的高温和高压作用实现材料的剥离。
超快激光是将飞秒激光束照射到晶圆表面，通过超快的光-物质相互作用实现材料的剥离。
不同的激光形成方法适用于不同的材料和剥离要求。
晶圆激光剥离的应用范围广泛。
在半导体工业中，晶圆激光剥离被用于薄膜的剥离和器件的制备。
例如，在光伏产业中，晶圆激光剥离被用于将薄膜太阳能电池的活性层从衬底上剥离下来，从而实现太阳能电池的制备。
在集成电路制造中，晶圆激光剥离被用于将晶圆上的金属层、多晶硅层等材料剥离下来，从而实现电路的制备和修饰。
晶圆激光剥离还被用于材料的去除和修饰。
在材料科学研究中，晶圆激光剥离被用于去除材料表面的污染层、氧化层等。
在表面修饰中，晶圆激光剥离被用于在材料表面形成微纳米结构，从而改变材料的光学、电学和力学性能。
激光机作业中的激光清洗与表面处理技术
激光机作业中的激光清洗与表面处理技术激光清洗与表面处理技术，作为现代激光机作业中的重要组成部分，已经在多个领域得到广泛应用。
激光清洗技术利用激光束的高浓度能量，以非接触方式清除表面的污垢和涂层，具有高效、无损伤和环保等优点。
而激光表面处理技术则可通过调节激光束的参数，实现对材料表面的改性和功能化。
本文将从激光清洗和激光表面处理两个方面介绍其原理、应用以及未来发展方向。
一、激光清洗技术激光清洗技术是利用激光束的高能量密度，将污垢或涂层表面加热瞬间蒸发或熔化，实现无接触地去除。
相比传统清洗方法，激光清洗具有以下优势：1. 高效能：激光束能量密度高，可以快速实现表面清洗，提高作业效率。
2. 无损伤：激光清洗过程中不会对物体表面造成磨损或刮伤，保持材料的原有性能。
3. 环保节能：激光清洗无需使用化学清洗剂，减少了对环境的污染，并且节约了能源资源。
激光清洗技术在多个领域得到了应用，如汽车维修领域中的发动机零件清洗、电子设备制造中的PCB板清洗以及文物保护中的古籍清洗等。
随着激光技术的不断提升和创新，激光清洗技术的应用领域还将进一步扩展。
二、激光表面处理技术激光表面处理技术是指利用激光束对材料表面进行能量输入，实现表面的改性和功能化。
通过调节激光束的参数（能量、功率、波长等），可以实现表面的熔化、蒸发、热化学反应等效应，从而改善材料的性能和功能。
激光表面处理技术的主要应用包括：1. 材料表面改性：激光束的能量输入可以改变材料表面的组织结构，提高材料的硬度、耐磨性等性能。
2. 表面合金化：通过激光加热，将外加的合金元素与基体材料进行熔合，形成硬度高、耐腐蚀的合金表面。
3. 表面纳米结构形成：激光可在材料表面形成纳米颗粒或纳米结构，改变表面的光学特性、润湿性等。
激光表面处理技术的应用领域广泛，如航空航天领域中的发动机叶片涂层、光学玻璃表面处理、生物医学材料的改性等。
随着激光技术的不断发展，激光表面处理技术将进一步加强材料与激光的相互作用，探索更多新的应用领域。
激光表面处理技术
常规淬火硬度高5%~20%, 可获得极细的硬 化层组织。
( 3) 由于激光加热速度快, 因而热影响区小, 淬火应力及变形小。一股认为激光淬火处理几乎不产生变形, 而且相变硬化可以使表面产生大于4 000 MPa 的压应力, 有助 于提高零件的疲劳强度; 但厚度小于5mm 的零件其变形仍不 可忽视。
激光表面熔敷
激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金 粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化, 光束移开后自激冷却的一种表面强化方法。
激光表面熔敷特点
( 1) 冷却速度快(高达106 K/s)，组织具有快 速
凝固的典型特征； ( 2) 热输入和畸变较小，涂层稀释率低(一
般 小于5%)，与基体呈冶金结合；
激光表面处理技术优 点
( 5) 通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理 较厚的板材；
( 6) 由于激光对人眼的伤害性影响工作人员的 安全，因此要致力于发展安全设施。
激光表面处理技术
美国正在研究用激光淬火处理飞机的重载 齿轮，以取代渗碳淬火的化学热处理工艺。
----直升飞机辅助动力装置的行星齿轮 ----飞机主传动装置的传动齿轮 用激光硬化的飞机重载齿轮，不需要最后 研磨，大大降低了生产成本，提高生产率。 ----采用激光硬化飞机发动机气缸内壁，比 氮化处理快14倍，且所得到的硬化层比经过 10～20h氮化处理的硬化层还厚，质量优 良，几乎无变形。
下优点:
激光表面处理技术优 点
( 1) 能量传递方便，可以对被处理工件表面有 选择的局部强化；
( 2) 能量作用集中，加工时间短，热影响区小， 激光处理后，工件变形小；
激光表面处理技术优 点
( 3) 处理表面形状复杂的工件，而且容易实 现自动化生产线；
激光表面处理
激光的特征
▪ 2、亮度高 所谓亮度，是光源在单位面积上向某一方向 的单位立体角内发射的光功率。亮度与发光 面积与光源的发散角成反比，与发射的功率 成正比。激光束的面积比普通光源的发光面 积小得多。激光的发散角是普通光源的几百 万分之一，所以亮度很高。至今为止，只有 氢弹爆炸的瞬间所产生的闪光，才可与之相 比。
能。
Fe基材料： 105W/cm2，1.855ms达到升华温度 107W/cm2，0.186μs达到升华温度
2
激光技术
激光(laser)一词来源于译音 “莱塞”港、台、澳 等地称为“镭射”。原意是受激辐射的光放大。 1964年，我国科学家钱学森教授建议把当时流行 的“莱塞”、和“光量子放大器”等名称统一起 来，定名为“激光”，一直沿用至今。激光的最 初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文 名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。 意思是“受激辐射的光放大”。也就是说，激光 是一种光，是一种受激辐射产生的光放大。
14
激光加工的特点
▪ 不需要加工工具，不存在工具损耗 ▪ 几乎能加工所有的材料（对透明材料，采取
色化和打毛措施，仍可加工） ▪ 加工速度快、效率高、热影响区小 ▪ 适应于加工深的微孔、窄缝直径可小至几个
微米
15
激光表面处理的特点
▪ 改性层有足够的厚度（0.1~1.0mm） ▪ 结合状态好。改性层内部及与基体材料之间是致密
9
激光与普通光的区别
▪ 激光的发光机理与普通光有很大不同。普通光是由 自发辐射产生的，而激光是由发射放大而产生的。 自发辐射过程中产生的光子没有统一的步调，不仅 辐射出的光子有先有后，波长有长有短，而是传播 方向也不一致，射向四面八方。物理学上把自发辐 射产生的光称为非相干光。受激辐射产生的光子在 频率、相位、振动方向和传播方向上均与诱发光子 完全相同。这种受激辐射产生的光称为相干光。受 激辐射会产生光放大效应：受激辐射过程产生并放 大的光，就是激光。可见，受激辐射放大就是激光 产生的机理。
激光表面处理书籍
激光表面处理书籍激光技术是一种高精密度、高效率的表面处理方法，广泛应用于制造业、医疗领域以及文化艺术等领域。
在如今数字化时代，随着电子书籍的普及和纸质书籍的减少，如何提升纸质书籍的价值和吸引力成为了出版业的关注重点。
激光表面处理技术可以为书籍增添独特的视觉效果和触感体验，使其在市场上具有竞争力。
一、激光雕刻书籍激光雕刻技术是激光表面处理的一种常见应用，可以将文字、图案等在书籍封面或封底上进行精细雕刻，以增加书籍的观赏价值和艺术感。
通过激光雕刻的书籍可以体现出独特的个性和风格，吸引读者的眼球。
比如，在故事书中雕刻出与故事内容相关的人物形象，为读者营造出更为立体的阅读体验。
此外，还可以在书籍边缘进行花纹或者图案雕刻，使书籍整体更加精致。
二、激光切割书籍除了雕刻，激光切割技术也可以为书籍增添独特的特点。
通过精确控制激光的切割深度和形状，可以切割出书籍封面上的凹凸图案，为书籍增添立体感。
此外，也可以将激光切割应用于书籍的边缘，形成花边效果，使书籍更加美观。
激光切割的书籍不仅具有视觉上的吸引力，还给人一种独特的触感体验，增加了与书籍的互动性。
三、激光印刷书籍激光印刷技术是激光表面处理的另一种应用，可以将文字、图案等直接印刷在书籍的封面或内页上。
与传统印刷技术相比，激光印刷具有更高的分辨率和更精细的图案呈现效果。
通过激光印刷，可以实现更多样化的书籍设计，比如印刷出具有立体效果的图案、渐变色彩等，使书籍的视觉效果更加出众。
同时，激光印刷技术还可以应用于书籍的定制化生产，满足个性化需求，为读者提供更加独特的书籍体验。
四、激光烫金书籍激光烫金技术是一种将金属箔材料烫印在书籍表面的处理方法。
通过激光的高温和高能量，可以将金属箔熔化并粘附在书籍上，从而形成金属质感的图案或文字。
激光烫金书籍具有华丽、高贵的外观，给读者带来高品质的视觉体验。
此外，激光烫金也可用于个性化定制，比如可以根据读者的需求，烫印上特定的文字或者logo，增加书籍的独特性和独有价值。