第1章 绪论 1
文献 3
第2章 电磁射线在工件表面的行为 4
2.1 Fresnel公式 4
2.1.1 Fresnel吸收公式 6
2.1.2 Fresnel公式，Brewster效应 7
2.1.3 全反射 8
2.2 激光技术中Fresnel公式的特殊应用 9
2.2.1 Brewster效应 9
2.2.2 全反射 9
文献 9
第3章 工件对激光的吸收 10
3.1 现象描述 11
3.1.1 相互联系 12
3.1.2 波公式 13
3.1.3 零件的几何形状 13
3.1.4 边界条件 13
3.2 非导体 14
3.2.1 电偏振 15
3.2.2 离子偏振 16
3.2.3 塑性材料中的填充材料 18
3.3 等离子体的介电性能 18
3.3.1 无碰撞等离子体 19
3.3.2 碰撞决定的等离子体 20
3.4 金属材料的吸收 22
3.5 Drude吸收模型 23
3.6 金属材料的吸收率及其与温度的关系 25
3.7 表面状态的影响 28
文献 30
第4章 能量传递和热传导 31
4.1 能量传递公式 31
4.2 热传导机制 32
4.3 具有常数系数以及Green函数的热传导公式 33
4.3.1 点热源 35
4.3.2 线热源 36
4.3.3 横向无限膨胀表面热源 38
4.3.4 横向无限膨胀体积热源 41
4.3.5 高斯光强分布 42
4.3.6 有限材料厚度 42
4.4 热物理常数与温度的关系 43
4.5 短脉宽时的热传导 44
文献 44
第5章 热力学 46
5.1 弹性变形 46
5.1.1 同轴加载 47
5.1.2 同轴应变 47
5.2 热致应力 47
5.3 塑性变形 48
5.3.1 塑性变形举例 49
文献 49
第6章 相变 50
6.1 铁碳相图 50
6.1.1 纯铁 50
6.1.2 铁碳混合 52
6.2 珠光体组织硬化 54
6.2.1 碳的扩散 54
文献 56
第7章 熔池流态 57
7.1 质量、动量和能量平衡 57
7.2 边界条件 58
7.3 平面流势 60
7.3.1 源熔流和偶极熔流 60
7.3.2 柱体周围的熔流 61
7.4 层状边界层流 63
7.4.1 摩擦决定的边界层流 65
7.4.2 惯性决定的边界层流 66
文献 67
第8章 光致蒸发 68
8.1 热动态平衡中的蒸发压力 68
8.2 蒸发率 69
8.3 光致蒸发过程中的粒子和能量平衡 72
8.4 采用燃烧波描述蒸发过程 75
8.5 蒸发和Knudsen层的动态描述 78
文献 80
第9章 等离子物理 81
9.1 Debye半径和定义 83
9.2 等离子热动力学以及静力学的几个结果 85
9.2.1 理想等离子的状态数 86
9.2.2 理想等离子的状态参数 88
9.2.3 Coulomb纠偏 89
9.2.4 质量作用法则以及Saha公式 91
9.3 等离子体的传递性能 94
9.4 电磁波与等离子体的相互作用 98
9.5 非平衡过程 103
9.6 LTE模型中的等离子辐射 106
9.6.1 线性辐射 107
9.6.2 两个连接状态之间过渡区的吸收 108
9.6.3 线性辐射的辐射能量 108
9.6.4 线性轮廓 109
9.6.5 轫致辐射 110
9.6.6 复合辐射 110
9.6.7 仪器影响 111
文献 111
第10章 激光光源 113
10.1 CO2激光器 113
10.1.1 基本原理 113
10.1.2 结构 113
10.2 Nd：YAG激光器 115
10.2.1 基本原理 115
10.2.2 结构 115
10.3 半导体激光器 117
10.3.1 基本原理 117
10.3.2 结构和性能 118
10.4 准分子激光器 121
10.4.1 基本原理 121
10.4.2 结构 122
文献 123
第11章 表面技术 124
11.1 激光相变硬化 124
11.1.1 目的 124
11.1.2 工艺 125
11.1.3 物理基础 128
11.1.4 应用研究 128
11.1.5 工业应用实例 131
11.2 激光重熔 135
11.2.1 物理基础 136
11.2.2 工艺 139
11.2.3 应用研究 140
11.2.4 工业应用实例 142
11.3 激光抛光 143
11.3.1 目的 143
11.3.2 工艺 144
11.3.3 设备 146
11.3.4 应用举例 147
11.4 熔覆 149
11.4.1 目的 149
11.4.2 工艺 149
11.4.3 材料技术 152
11.4.4 应用 153
11.5 合金化和弥散化 155
11.5.1 目的 155
11.5.2 物理基础 156
11.5.3 工艺 157
11.5.4 应用研究 158
11.5.5 应用举例 161
11.6 激光脉冲沉积工艺 161
11.6.1 物理基础 162
文献 166
第12章 热变形技术 168
12.1 弯曲 168
12.1.1 引言 168
12.1.2 过程模型 169
12.1.3 变形研究 173
12.1.4 激光微变形技术在继电器生产中的应用 173
文献 176
第13章 快速成形技术 178
13.1 激光选区烧结 178
13.1.1 引言 178
13.1.2 塑性粉末的激光选区烧结 178
13.1.3 金属材料间接激光选区烧结 179
13.1.4 金属材料直接激光选区烧结 180
13.1.5 激光选区熔化 181
13.2 激光生长技术 183
13.2.1 介绍 183
13.2.2 激光生长零件的性能 184
13.2.3 CAD/NC结合 187
13.2.4 应用范围 188
13.2.5 修复 190
13.3 立体印制 191
13.4 层加工技术 193
13.5 非激光支持快速成形工艺 194
13.5.1 固相结合技术 194
13.5.2 熔覆沉积制造技术 196
13.5.3 三维印刷技术 197
13.5.4 层铣削技术 198
文献 199
第14章 连接技术 200
14.1 金属材料的焊接 200
14.1.1 热导焊 200
14.1.2 深熔焊 205
14.1.3 激光复合焊 208
14.2 热缩性材料的激光焊接 213
14.2.1 目标 213
14.2.2 工艺基础 214
14.2.3 应用研究 217
14.2.4 工业应用 218
14.2.5 小结 220
14.3 钎焊 220
14.3.1 物理基础 221
14.3.2 工艺 222
14.3.3 工业应用 224
14.4 微小件焊接 224
14.4.1 引言 224
14.4.2 工艺和结果 225
文献 229
第15章 去除和打孔技术 232
15.1 单脉冲打孔 232
15.1.1 物理基础 233
15.1.2 工艺 236
15.1.3 应用 236
15.1.4 应用举例 238
15.2 叩击打孔 240
15.2.1 物理基础 240
15.2.2 工艺 242
15.2.3 应用 243
15.2.4 应用举例 244
15.3 环转打孔 244
15.3.1 工艺 245
15.3.2 应用 246
15.3.3 应用举例 247
15.4 微结构化 248
15.4.1 引言 248
15.4.2 微结构化中的光束变换 248
15.4.3 对激光的吸收 250
15.4.4 应用举例 252
15.5 清洗 253
15.5.1 工艺 253
15.5.2 应用举例 254
文献 257
第16章 分离技术 260
16.1 激光助燃切割 260
16.1.1 引言 260
16.1.2 助燃切割对功率的要求和供给 260
16.1.3 火焰助燃切割 261
16.1.4 工艺原理 263
16.1.5 燃烧稳定的激光助燃切割 265
16.2 熔化切割 266
16.2.1 基础 266
16.2.2 工艺参数 267
16.2.3 带有反射光学系统和火焰喷嘴的熔化切割 270
16.2.4 应用举例 272
16.3 高速切割 272
16.3.1 基础 272
16.3.2 工艺 274
16.3.3 应用举例 275
16.4 升华切割 275
16.4.1 引言 275
16.4.2 激光升华切割的能量平衡 276
16.4.3 非金属材料升华切割的应用举例 277
16.5 激光精细切割 279
16.5.1 引言和应用范围 279
16.5.2 工艺基础 279
16.5.3 所用光源 281
16.5.4 应用举例 281
文献 283
第17章 系统技术 285
17.1 过程监控 285
17.1.1 目的 285
17.1.2 工艺的分类 285
17.1.3 加工前以及加工后的过程监控 286
17.1.4 原位过程监控 287
17.1.5 带有空间测量功能的过程监控 290
17.1.6 具有视觉传感功能的过程监控 291
17.2 激光加工数控设备 297
17.2.1 设备模型 297
17.2.2 基本组成部分 299
17.2.3 激光加工数控设备的功能扩展 305
文献 311
第18章 激光测量技术 315
18.1 光三角法 315
18.1.1 引言 315
18.1.2 几何参数的测量 316
18.1.3 光三角传感器的Scheim飞行条件以及特征线 317
18.1.4 应用举例 319
18.1.5 经济意义 324
18.2 相干法 325
18.2.1 Michelson干涉仪 326
18.2.2 Mach-Zehnder干涉仪 328
18.2.3 Fizeau干涉仪 330
18.2.4 Speckle干涉法 330
18.2.5 白光干涉仪 332
18.3 光致荧光法 335
18.3.1 荧光基础 335
18.3.2 生物科学中的荧光标记 338
18.3.3 光致荧光的经济意义 342
18.4 共焦显微术 342
18.4.1 目的 342
18.4.2 基础 343
18.4.3 分辨能力 344
18.4.4 应用举例 345
18.4.5 共焦双光子显微镜 346
18.5 光学存储介质的扫描系统 347
18.5.1 目的 347
18.5.2 物理基础 347
18.5.3 扫描系统的技术实现 348
18.5.4 DVD的进展 349
18.6 激光发射光学显微术 351
18.6.1 工艺目标 351
18.6.2 基础 352
18.6.3 工艺描述 354
18.6.4 时间分辨光谱仪 356
18.6.5 数据处理 357
18.6.6 测量范围 358
18.6.7 应用举例 359
文献 361
附录A 光学 366
A.1 Fresnel公式的推导 366
A.2 等离子体的介电性能 368
A.3 通过复数描述电磁场 370
文献 371
附录B 连续体力学 372
B.1 坐标系统和变形梯度 372
B.2 变形 373
B.3 时间导数 376
B.4 Reynold的传输理论 377
B.5 质量平衡 378
B.6 动量平衡 378
B.7 材料公式 380
B.7.1 弹性体 380
B.7.2 牛顿流体 381
B.8 能量公式 382
B.9 能量传输计算中几个重要数学公式的总结 385
B.9.1 空间积分 385
B.9.2 时间积分 387
B.9.3 误差函数 388
B.9.4 指数积分 388
B.10 金属中的扩散 388
文献 390
附录C 光致蒸发 391
C.1 Clausius-Claperyon公式 391
C.2 与温度相关的蒸发焓 392
C.3 速度转矩 393
文献 393
附录D 等离子物理 394
D.1 热动力学的几个结果 394
D.2 多次加载离子的概括 396
文献 397