材料的激光加工结课作业

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1、材料的激光加工结课作业激光表面改性技术的研究与应用学院：材料科学与工程学院班级：焊接4班姓名：***学号：***********材料的激光加工结课作业激光表面改性技术的研究与应用学院：材料科学与工程学院班级：焊接4班姓名：***学号：***********激光表面改性技术的研究与应用--激光表面改性的概述材料科学与工程学院焊接*班***********摘要：表面强化技术如今在金属材料工程上以及在工业生产过程中广泛应用，并且发挥着日趋重要的做用，本文主要介绍了一些常用激光处理技术的应用现状和前景。可以预言，在材料热处理领域中，表面强化技术将不断地继续发展，也将一直处于重要的位置。随

2、着现代工业技术的飞速发展，人们对提高金属材料的性能，拓宽其功能，延长仪器设备中零部件的使用寿命等提出了更高的要求，但同时又希望成本越低越好。鉴于许多零部件的破坏都是从表面损伤开始的，例如承受耐磨、腐蚀的机件均为表面失效，因此材料科学工作者开始把注意力从整体强化转向材料的表面强化。因而，近年来激光表面工程技术及其相关学科发展极快，其技术应用均取得了许多重要的进展，深受人们的广泛重视，因而成为当前材料科学研究中异常活跃的领域之一。关键词：激光表面热处理；激光表面熔融：合金配制；表面改性；激光。激光表面热处理在各种激光和电子束表面改性技术中，局部表面热处理技术发展最快，商业应用也最广。

3、辐射光子的入射与基底材料的电子结构相互作用，这是激光和电子束的加热原理。入射的能量迅速在表层下转换成热量。对于激光束而言，表层的深度为几十纳米左右;对电子束而言，表层的深度约为几微米。具体深度要取决于加速电压的大小，一般在10至100千电子伏特（keV）范围内。电子束处理必须在真空中进行，而激光束则不受此限制，所以在生产操作中具有更多的灵活性。"激光"一词表示"受激励发射的光放大产生的辐射"之意。现已开发出三种不同的激光器：钇铝石榴石激光器（Nd:YAG）、二氧化碳激光器（CO2）和受激准分子激光器。Nd:YAG激光器的工作波长为1.06μm，广泛应用在焊接和钻孔上。CO2激光器

4、在商业应用上的输出功率最大，操作在红外线范围内，通常工作波长为10.6μm。而最新研制成功的受激准分子激光器工作在近紫外线范围内，其波长介于0.193至0.351μm之间。激光能够被反射，这取决于材料的反射特性及工作波长的长短。因此，为了进行有效的激光加热，必须选择能够被工件吸收的波长，或者受照射的工件表面须涂上一层吸光材料。激光表面热处理技术通常被应用于钢件或铸铁的机械零件进行局部硬化处理。由于吸收激光能量而产生的热量在整个工件体内进行传导，工件表面局部区域获得快速冷却而转化成马氏体。若热量得到控制以阻止其散失，所以可有选择地使表面局部区域奥氏体化。这个处理方法有时被称作激光相

5、变硬化以区别于激光表面熔解现象。激光表面加热处理时没有发生化学变化。激光加热除了可以实现感应淬火和火焰淬火外，还提供了一种可选择性地使铁质材料硬化的有效加工技术。激光热处理可产生迅速受热或冷却的表面薄层区域，形成精细的马氏体微型结构，即使对于可淬性相对较差的钢制品，情况也是如此。使用这种加工方法，工件的硬度高、耐磨性好、而变形较小。与感应加热和火焰加热情形不同，激光加热时光源与工件可保持一定距离，激光受镜面反向返至聚焦透镜，这样就可对被加热区域的尺寸或加热轨迹进行控制。激光表面熔融与合金配制伴随着非常快的凝固速率，表面熔融和合金配制为表面改性提供了极难得的机会。它是目前高度活跃的

6、一个研究与发展领域。如前面所描述的那样，激光表面合金配制包括了激光表面熔融和冷却，另外，还改变成分以对表面结构和特性的变化施加影响。在激光熔融之前使用另一种表面改性技术或在激光熔化的区域中喷入粉末，从而形成具有与基底不同化学特性的表面层，这样就实现了合金配制。无论是使用激光直接熔化还是使用激光表面合金配制，总之，采用激光处理技术的目的就是要形成一个非晶形（表）层或玻璃质（表）层，这种处理方法称激光抛光。在硅、钯铜硅合金、以及铁镍磷硼合金中形成玻璃质层较容易，而在金属和其它合金中则困难的多。例如，激光抛光可促进非晶形化，但对硼化的铁和工具钢进行激光抛光，研究结果并无提供产生非晶态结

7、构的证据。显然，在已熔化表层和未熔化基底晶体结构的界面上很容易发生晶相的成核作用。不管怎样，激光表面合金配制的工具钢的表层硬度非常高(2,100HV)，含有很精细的硼化物颗粒。有时侯，会发生破裂和多孔现象。M42高速工具钢激光表面熔化时在表面微型结构上会产生巨大的变化。M42钢通常包含1%的碳[C]、8%的钴[Co]、1.5%的钨[W]、1.1%的钒[V]、3.75%的铬[Cr]和9.5%的钼[Mo]，并且由于形成碳化物的成分含量高，因此加工形成的大部分微型结构是粗糙的一次碳化物