第1章 激光加工概述 1
1.1 激光产生的物理基础 1
1.1.1 激光的发展简史 1
1.1.2 产生激光的典型能级结构 2
1.1.3 原子能级及粒子数分布 4
1.1.4 原子能级跃迁 5
1.1.5 激光产生机理 5
1.1.6 激光器基本结构 6
1.2 激光的特性 7
1.2.1 单色性好 7
1.2.2 高方向性 8
1.2.3 高相干性 8
1.2.4 高亮度 9
1.3 激光与材料的相互作用 9
1.3.1 简介 9
1.3.2 激光的吸收过程 11
1.3.3 激光的热效应 12
1.3.4 等离子体产生过程 16
1.3.5 激光烧蚀过程 17
第2章 激光表面改性技术简介 19
2.1 概述 19
2.2 激光表面处理技术分类及特点 20
2.2.1 激光相变硬化 20
2.2.2 激光冲击硬化 21
2.2.3 激光熔覆 22
2.2.4 激光表面合金化 25
2.2.5 其他激光表面改性技术简介 26
2.3 激光表面改性设备 29
2.3.1 激光器系统 29
2.3.2 光路及导光系统 31
2.3.3 激光加工数控系统 32
2.4 激光表面改性存在的问题及展望 32
第3章 激光气体氮化（LGN）技术与应用 34
3.1 硅表面激光气体氮化工艺及特性 34
3.1.1 实验材料及设备 35
3.1.2 激光工艺参数的确定及工艺 35
3.1.3 激光氮化处理后样品的表面物相组成 36
3.1.4 激光与半导体材料相互作用与氮化成膜机理 37
3.2 铁表面激光气体氮化 40
3.2.1 激光气体氮化工艺参数的确定 40
3.2.2 激光氮化样品表面物相分析 41
3.2.3 铁氮化合物热稳定性及相结构转变 43
第4章 高磁感取向硅钢微区激光气体氮化 45
4.1 取向硅钢简介 45
4.1.1 高磁感取向硅钢的发展趋势 45
4.1.2 改善磁畴分布及提高取向硅钢铁损方法简介 47
4.2 改进型Fe3O4磁流体的研制 48
4.2.1 Fe3O4磁流体的配置 48
4.2.2 Fe3O4磁流体性能影响因素 49
4.3 取向硅钢片激光扫描间距的理论计算 52
4.3.1 实验材料及计算方法 53
4.3.2 平均晶粒尺度的计算 53
4.4 最佳晶粒尺度、氮化扫描间距及特性曲线的确立 53
4.4.1 计算原理及方法简介 54
4.4.2 最佳晶粒尺度计算 54
4.4.3 激光气体氮化扫描间距的确立 55
4.4.4 取向硅钢特性曲线的确立 55
4.5 激光气体氮化对取向硅钢性能的影响 56
4.5.1 激光氮化机制及工艺确定 56
4.5.2 微区激光气体氮化成分标定 56
4.5.3 微区激光气体氮化对取向硅钢磁畴结构分布的影响 57
4.5.4 微区激光气体氮化对取向硅钢时效性能的改善 58
4.5.5 激光刻痕和激光气体氮化对降低硅钢片铁损的影响 59
第5章 硅钢激光辅助渗硅技术 60
5.1 硅钢及高硅钢制备工艺简介 60
5.1.1 硅钢的分类和发展 60
5.1.2 铁硅合金特性 60
5.1.3 高硅钢特性 61
5.1.4 高硅钢制备工艺 63
5.1.5 激光熔覆工艺 64
5.2 单道激光熔覆涂层的制备技术 65
5.2.1 单道激光熔覆涂层制备 65
5.2.2 单道激光熔覆工艺探索与优化 67
5.2.3 影响激光熔覆涂层质量的因素 69
5.2.4 熔覆涂层组织与凝固行为分析 72
5.2.5 熔覆涂层硅含量测定及硬度分布 76
5.3 多道搭接激光熔覆涂层的制备技术 79
5.3.1 多道搭接激光熔覆涂层制备 79
5.3.2 影响激光熔覆涂层质量的因素 80
5.3.3 激光熔覆涂层中存在的缺陷 90
5.3.4 熔覆涂层显微组织分析 92
5.3.5 熔覆涂层凝固行为分析 96
5.3.6 熔覆涂层微结构分析 102
5.3.7 熔覆涂层硅含量测定及硬度分布 107
5.4 退火处理激光熔覆高硅涂层磁性能研究 110
5.4.1 铁磁性物质磁饱和及磁滞现象 110
5.4.2 熔覆样品扩散退火与表面相组成 111
5.4.3 熔覆退火样品硬度与硅含量分布 111
5.4.4 熔覆退火样品的室温磁性能 112
第6章 工业钛合金激光表面改性技术 117
6.1 工业钛合金简介 117
6.2 激光氮化改性技术研究 120
6.2.1 简介 120
6.2.2 实验材料及设备 120
6.2.3 激光氮化工艺确定 121
6.2.4 氮化处理后表面物相及显微硬度分布 121
6.2.5 激光氮化样品显微硬度分布 123
6.2.6 氮化机制及合金成分对氮化影响 125
6.3 激光熔覆制备耐磨涂层技术 127
6.3.1 激光熔覆技术简介 127
6.3.2 钛合金表面激光熔覆技术研究进展 128
6.3.3 激光熔覆TiCN/Ti陶瓷涂层工艺 129
6.3.4 激光熔覆参数确定及熔覆层物相、组织结构 130
6.3.5 熔覆层力学性能 133
6.4 激光诱导原位自生耐磨涂层技术 135
6.4.1 实验材料及设备方法 135
6.4.2 原位自生热力学判据及工艺确定 136
6.4.3 原位自生涂层的物相标定、显微结构及力学性能 140
第7章 医用钛合金表面激光熔覆改性 147
7.1 医用钛合金表面改性简介 147
7.2 激光熔覆HA/SiO2生物涂层 148
7.2.1 Si-HA涂层简介 148
7.2.2 实验材料及熔覆工艺确定 150
7.2.3 熔覆层表面形貌及物相标定 150
7.2.4 HA/SiO2生物涂层的润湿性 153
7.2.5 HA/SiO2生物涂层的体外活性 158
7.3 激光熔覆合成TiCN/Ti3SiC2复合生物涂层技术 167
7.3.1 原理及方法简介 167
7.3.2 实验过程及方法 167
7.3.3 扫描速度对熔覆层物相、组织结构及硬度影响 168
7.3.4 离焦量对熔覆层物相、显微结构及硬度影响 172
7.3.5 熔覆层显微结构及微区成分分析 174
7.4 TiCN/SiO2生物涂层润湿性及体外活性 177
7.4.1 引言 177
7.4.2 实验设备 178
7.4.3 实验过程及方法 178
7.4.4 润湿性结果 179
7.4.5 SBF溶液浸泡后表面物相分析 181
7.4.6 SBF浸泡中离子沉积速率 182
7.4.7 SBF浸泡后沉积层表面形貌及微区成分分析 182
参考文献 184