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