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1 绪论1

1.1 激光产生的基本原理及其发展历程1

1.1.1 激光产生的基本原理1

1.1.2 激光的发展历史2

1.2 激光的特性3

1.2.1 激光的高亮度3

1.2.2 激光的高方向性4

1.2.3 激光的高单色性4

1.2.4 激光的高相干性4

1.3 激光加工技术的特点5

1.4 激光加工技术的发展及应用现状5

1.4.1 国外激光加工技术的发展及应用5

1.4.2 我国激光加工技术的发展及应用6

1.5 激光加工技术的发展趋势7

2 激光加工的技术基础8

2.1 激光加工用激光器8

2.1.1 高功率CO2激光器系统8

2.1.2 固体激光器系统9

2.1.3 准分子激光器系统11

2.1.4 激光加工用其他激光器12

2.1.5 正确选用材料加工用激光器12

2.2 激光加工成套设备系统13

2.2.1 激光加工机床13

2.2.2 激光加工成套设备系统及国内外主要生产厂家13

2.3 激光加工用光学系统14

2.3.1 激光器窗口14

2.3.2 导光聚焦系统及光学元部件15

2.4 激光束参量测量15

2.4.1 激光束功率、能量参数测量15

2.4.2 激光束模式测量16

2.4.3 激光束束宽、束散角及传播因子测量18

2.4.4 激光束偏振态测量19

2.4.5 激光束的光束质量及质量因子M2的概念20

3 激光与材料交互作用的理论基础21

3.1 材料对激光吸收的一般规律21

3.1.1 吸收系数与穿透深度21

3.1.2 激光垂直入射时的反射率和吸收率22

3.1.3 吸收率与激光束的偏振和入射角的依赖关系22

3.2 激光与金属材料的交互作用24

3.2.1 交互作用的物理过程24

3.2.2 固态交互作用26

3.2.3 液态交互作用27

3.2.4 气态的交互作用27

3.2.5 激光诱导等离子体现象28

3.3 激光作用下的传热与传质28

3.3.1 传热过程28

3.3.2 传质过程38

3.4 激光加热的固态相变40

3.4.1 固态相变硬化特征40

3.4.2 固态相变组织45

3.5 激光加热的熔体及凝固49

3.5.1 熔体特性49

3.5.2 凝固特征52

3.5.3 凝固组织55

3.5.4 重熔凝固组织56

3.5.5 自由表面组织56

4 激光相变硬化（激光淬火）57

4.1 激光相变硬化（激光淬火）原理57

4.2 激光相变硬化工艺58

4.2.1 激光相变硬化工艺参数及相互关系58

4.2.2 激光相变硬化工艺参数的选择和确定59

4.3 表面预处理对硬化效果的影响60

4.3.1 工件表面预处理方法60

4.3.2 对硬化效果的影响62

4.4 原始组织对硬化后的组织和性能的影响62

4.5 常用金属材料激光相变硬化后的组织和性能65

4.5.1 35号钢及35CrMnSi钢激光硬化区组织65

4.5.2 45号钢激光硬化区组织65

4.5.3 42CrMo钢激光硬化区组织66

4.5.4 T10工具钢激光硬化区组织66

4.5.5 GCr15钢激光硬化处理66

4.5.6 W18Cr4V高速钢激光硬化区组织67

4.5.7 W6Mo5Cr4V2高速钢激光硬化区组织68

4.5.8 Cr12MoV钢激光硬化区组织68

4.5.9 灰口铸铁激光硬化区组织69

4.5.10 球墨铸铁激光硬化区显微组织69

4.5.11 铝硅合金激光熔凝后的显微组织70

4.6 激光相变硬化后的残余应力及变形71

4.6.1 残余应力71

4.6.2 变形72

4.7 激光硬化后的质量检测73

4.7.1 宏观检测73

4.7.2 金相的检验73

4.7.3 化学成分检验74

4.7.4 硬度检验74

4.7.5 残余应力检验74

4.7.6 耐磨性能检验75

4.8 激光相变硬化的应用实例75

4.8.1 汽车发动机曲轴75

4.8.2 飞机起落架刹车壳体75

4.8.3 发动机缸体和缸套76

5 激光熔覆与激光合金化77

5.1 激光熔覆与激光合金化的理论基础77

5.1.1 激光熔覆与激光合金化的联系与区别77

5.1.2 激光熔覆与激光合金化的成分均匀性及其控制77

5.1.3 激光熔覆与激光合金化的应力状态、裂纹与变形79

5.1.4 激光熔覆与激光合金化的气孔及其控制81

5.2 激光熔覆制备金属基梯度复合材料涂层81

5.2.1 梯度涂层成分设计82

5.2.2 梯度涂层的激光熔覆制备过程83

5.2.3 梯度涂层的组织与性能83

5.3 激光熔覆制备梯度生物活性陶瓷复合涂层及制品的生物活性89

5.3.1 梯度生物活性陶瓷涂层的成分设计91

5.3.2 梯度生物活性陶瓷涂层的制备过程93

5.3.3 梯度生物活性陶瓷涂层的组织结构94

5.3.4 梯度生物活性陶瓷涂层的力学性能108

5.3.5 梯度生物活性陶瓷涂层的生物活性及生物相容性134

5.4 激光表面熔覆的应用156

5.5 激光表面合金化157

5.5.1 激光表面合金化类型157

5.5.2 激光表面合金化的合金材料体系158

5.5.3 激光表面合金化的应用160

6 激光打孔与激光切割162

6.1 激光打孔162

6.1.1 激光打孔的特点162

6.1.2 激光打孔的物理过程162

6.1.3 激光打孔的设备165

6.1.4 激光打孔应用实例166

6.2 激光切割170

6.2.1 激光切割的概念及其特点170

6.2.2 激光切割的分类170

6.2.3 激光切割成套设备171

6.2.4 激光切割主要工艺参数及其控制172

6.2.5 常用工程材料的激光切割174

6.2.6 其他材料的激光切割185

6.2.7 激光切割的现状及存在的问题185

7 激光焊接187

7.1 概述187

7.2 激光深熔焊接188

7.2.1 激光深熔焊接冶金过程及工艺理论188

7.2.2 激光深熔焊接的影响因素189

7.2.3 激光深穿透焊接过程中的几种效应191

7.2.4 40Cr薄板激光焊接组织与性能的研究192

7.2.5 金属材料的激光焊接205

参考文献208