材料的激光制备与处理技术PDF电子书下载

1 激光理论学说的发展过程 1

1.1 光理论学说的建立 2

1.1.1 光的“微粒说”和“波动说” 2

1.1.2 光的电磁理论 2

1.1.3 光的波粒二象性学说 2

1.2 光波的定义与数学描述 3

1.3 激光的发展过程 4

参考文献 5

2 激光的产生与理论基础 6

2.1 激光的产生 6

2.1.1 原子的结构和能级 6

2.1.2 物质的发光过程 6

2.2 激光的物理基础 9

2.2.1 光的基本性质 9

2.2.2 激光与物质相互作用的主要特点 10

2.3 激光器的基本结构 12

2.3.1 激励源 12

2.3.2 工作物质 14

2.3.3 谐振腔 16

2.4 激光的特殊性质 18

2.4.1 单色性 18

2.4.2 方向性 19

2.4.3 相干性 20

2.4.4 能量集中性 20

2.5 激光与材料的交互作用 21

参考文献 22

3 激光器 23

3.1 固体激光器 23

3.1.1 红宝石激光器 24

3.1.2 钕玻璃激光器 24

3.1.3 脉冲激光器 25

3.2 气体激光器 27

3.2.1 CO2激光器的结构与应用 28

3.2.2 CO2激光器原理 28

3.2.3 2kW横流CO2激光器简介 30

3.2.4 10kW CO2激光成套系统简介 31

3.3 液体激光器 34

3.4 半导体激光器 34

参考文献 35

4 激光表面技术 36

4.1 激光表面强化技术的种类、特点及应用 36

4.1.1 激光相变硬化 36

4.1.2 激光表面合金化 37

4.1.3 激光熔凝 38

4.1.4 激光冲击硬化 39

4.2 其他激光表面技术特点及应用 40

4.2.1 激光气相沉积技术 40

4.2.2 激光化学热处理 41

4.2.3 激光非晶化 41

4.2.4 激光毛化技术 42

4.2.5 激光清洗技术 44

参考文献 48

5 高速钢轧辊的激光表面改性 50

5.1 高速钢轧辊材料的激光表面淬火工艺 51

5.1.1 实验材料及设备 51

5.1.2 激光工艺参数的确定 52

5.1.3 激光工艺处理 53

5.2 激光表面改性后高速钢试样的硬化层组织与显微硬度 53

5.2.1 激光处理后高速钢试样的组织结构变化 53

5.2.2 激光处理后高速钢试样的硬化层显微硬度变化 59

5.3 激光表面改性后高速钢试样的耐磨性能 61

5.4 激光表面改性后高速钢试样在100％水蒸气中的氧化行为 63

5.5 高速钢激光表面改性强化机理 69

5.6 高速钢轧辊材料激光改性实验技术总结 71

参考文献 71

6 GCr15轴承钢的脉冲激光表面淬火 73

6.1 脉冲激光对GCr15钢表面进行淬火的工艺 74

6.1.1 实验设备和材料 74

6.1.2 试样制备工艺技术 74

6.2 脉冲激光淬火后的相变组织 75

6.3 脉冲激光淬火后表面硬度的提高 81

6.4 GCr15钢脉冲激光表面淬火强化机理 83

6.4.1 沿激光加热层深度方向上的显微组织分布的不均匀性 83

6.4.2 超细晶马氏体强化 84

6.4.3 脉冲激光对GCr15轴承钢激光淬火的影响 84

6.4.4 淬硬层深度机理分析 86

6.5 GCr15钢脉冲激光表面淬火强化效果与技术特点 87

参考文献 87

7 铜合金表面的激光熔覆 89

7.1 概述 89

7.1.1 激光熔覆技术的发展 89

7.1.2 激光熔覆技术分类方法 91

7.1.3 材料表面激光熔覆技术研究与应用 92

7.2 铜合金表面镍基涂层的激光熔覆工艺 92

7.2.1 实验材料 92

7.2.2 激光熔覆工艺 93

7.3 铜合金表面激光熔覆结果 93

7.3.1 单道激光熔覆层的显微组织结构 93

7.3.2 单道激光熔覆层的性能变化 96

7.3.3 多道搭接激光熔覆层的显微组织结构与耐磨性能 96

7.4 铜合金表面激光熔覆镍基合金的机理 100

参考文献 100

8 结晶器表面抗热耐磨涂层的激光原位反应制备 102

8.1 结晶器及其表面制备涂层技术的发展 102

8.2 结晶器用铜合金表面激光诱导原位反应制备涂层新技术 103

8.3 结晶器用铜合金激光诱导原位反应制备涂层工艺 105

8.3.1 基体CuCr合金铜板的处理 105

8.3.2 粉末的成分设计 106

8.3.3 混粉和预涂层的制备 107

8.4 脉冲激光诱导原位反应制备的参数 107

8.5 脉冲激光诱导原位反应制备涂层的结果 107

8.5.1 基体与涂层的组织结构 107

8.5.2 激光原位反应生成的陶瓷颗粒 113

8.6 激光诱导工艺参数对样品涂层硬度的影响规律 115

8.7 激光诱导原位反应制备抗热耐磨涂层机理 117

8.7.1 裂纹问题的解决方法 117

8.7.2 涂层气孔问题的解决方法 118

8.7.3 加入附加元素对多道次原位反应制备的涂层结构的影响 118

8.8 结晶器铜合金表面激光制备涂层技术分析 119

参考文献 120

9 激光诱导液相法制备纳米颗粒 123

9.1 纳米材料的性质以及制备方法 123

9.1.1 纳米材料的性质与特征 124

9.1.2 纳米材料的应用研究及其前景 126

9.1.3 纳米材料的常见制备方法 128

9.1.4 激光法制备纳米材料的国内外现状和发展方向 130

9.1.5 激光诱导液相法生成纳米材料概况 131

9.2 纳米颗粒的生成原理、工艺与技术 135

9.2.1 纳米颗粒与液相体系材料 135

9.2.2 激光诱导液相生成纳米颗粒实验装置 136

9.2.3 激光诱导等离子体的原理与机制 137

9.2.4 激光诱导液相纳米粒子生成原理与成核生长机理 137

9.2.5 原位分散表面活性剂的应用原理 140

9.3 激光诱导液相纳米碳、硅颗粒的生成 141

9.3.1 材料与制备工艺过程 142

9.3.2 纳米碳颗粒的形貌与结构 143

9.3.3 纳米硅颗粒的结构与形貌 147

9.3.4 纳米碳颗粒的结构与晶型 150

9.3.5 表面活性剂对纳米碳的原位分散作用 152

9.3.6 脉冲激光诱导液相生成纳米碳、硅颗粒的机理 154

9.4 脉冲激光诱导液相纳米铁颗粒的生成与原位分散 154

9.4.1 材料与制备工艺过程 155

9.4.2 激光诱导液相生成纳米铁颗粒的结构 156

9.4.3 影响纳米铁颗粒生成的几个因素 165

9.4.4 液相中原位分散和团聚的改善机理 166

9.5 外加磁场作用下激光诱导生成纳米铁的结构 168

9.5.1 外加磁场影响下激光诱导生成纳米铁颗粒形貌 168

9.5.2 外加磁场对脉冲激光诱导液相生成纳米铁颗粒的影响分析 170

9.6 激光诱导液相法制备纳米颗粒技术总结与发展方向 173

参考文献 174

10 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉 179

10.1 微细银粉的应用 179

10.2 微细银粉的现有制备技术 180

10.3 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的技术路线 180

10.3.1 脉冲激光液相法 180

10.3.2 制备技术设计 181

10.4 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的理论和工艺 181

10.4.1 激光化学反应原理 181

10.4.2 制备工艺 183

10.5 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的结果 184

10.6 激光诱导液相化学法制备微细银粉的技术分析 185

10.6.1 脉冲激光的光热作用 185

10.6.2 脉冲激光的光化学作用 186

10.6.3 脉冲激光的超声冲击波的破碎颗粒作用 186

参考文献 187

11 脉冲激光诱导铁基非晶软磁材料的表面纳米晶化 189

11.1 铁基非晶合金的晶化 190

11.2 激光诱导铁基非晶软磁材料的表面纳米晶化 191

11.3 激光诱导铁基非晶纳米晶化工艺 194

11.3.1 材料与设备 194

11.3.2 制备工艺过程 194

11.4 激光诱导Fe75Si2B16Ni4Mo3非晶带表面纳米晶化的结果 195

11.4.1 纳米晶化组织结构和相结构 195

11.4.2 激光辐照铁基非晶带的表面晶化层变化 201

11.4.3 激光表面晶化对相变的影响 204

11.4.4 激光纳米晶化的相组成和超精细结构 207

11.4.5 纳米晶化率与激光参数的关系 214

11.4.6 超精细结构与激光参数的关系 217

11.4.7 激光诱导纳米化后材料显微硬度与激光参数的关系 219

11.4.8 激光辐照对磁性能的影响 221

11.5 激光诱导非晶带材料纳米化机理 222

11.6 激光诱导铁基非晶带材料纳米化技术总结和展望 224

参考文献 225

12 脉冲激光诱导硝酸银溶液反应直写金属银线 227

12.1 激光直写技术 227

12.1.1 激光直写技术概述 227

12.1.2 各类激光直写技术的现状 228

12.1.3 激光直写技术存在问题和发展方向 230

12.2 激光诱导硝酸银溶液反应直写银线工艺 231

12.2.1 实验设备与材料 231

12.2.2 制备工艺 231

12.3 脉冲激光直写金属银线的结果 232

12.3.1 硝酸银溶液浓度的确定 232

12.3.2 脉冲激光参数的优化与沉积银线的形貌 233

12.4 脉冲激光诱导液相直写银线技术机理 236

12.4.1 脉冲激光对基体的影响 236

12.4.2 硝酸银溶液对沉积银线的作用 237

12.4.3 脉冲激光对沉积银线的作用 237

12.4.4 脉冲激光参数对沉积银线的影响规律 239

12.5 技术总结 240

参考文献 240