第5章_激光加工dmu

1、1第五章第五章 激光加工激光加工2014.10.21材料20112概 述激光加工：Laser Beam Machining，LBM是特種加工的一個(gè)重要分支發(fā)展：20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)目前：較為成熟，廣泛應(yīng)用。加工原理：(1) 利用光的能量，經(jīng)過透鏡聚焦，在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，靠光熱效應(yīng)加工各種材料。 3第一節(jié) 激光加工的原理和特點(diǎn)光的物理概念及原子的發(fā)光過程 光具有波粒二象性波動(dòng)性：具有波長(zhǎng)l、頻率m和波速c可見光波長(zhǎng)：0.4-0.76 mm紅外線波長(zhǎng)： 0.76 mm紫外線波長(zhǎng)： 0.4 mmCuCl2水溶液水溶液一、激光的產(chǎn)生原理一、激光的產(chǎn)生原理4第一節(jié) 激光加工的原理和特點(diǎn)粒

2、子性：具有一定能量的，以光速運(yùn)動(dòng)的粒子流，稱為光子。光子的能量與光的頻率成正比。普朗克常數(shù)h：6.6310-34JS波長(zhǎng)為0.4 mm的紫光光子能量約為4.9610-17J波長(zhǎng)為0.7 mm的紅光光子能量約為2.8410-17JCuCl2水溶液水溶液5原子內(nèi)能：電子繞原子核旋轉(zhuǎn)的動(dòng)能以及電子被原子核吸引的位能之和基態(tài)：電子在最靠近原子核的軌道上運(yùn)動(dòng)最穩(wěn)定，此時(shí)原子所處的能級(jí)狀態(tài)稱為基態(tài)。激發(fā)態(tài)：當(dāng)原子獲得能量，內(nèi)能增加，外層電子軌道半徑擴(kuò)大，被激發(fā)到高能級(jí)，稱為激發(fā)態(tài)；二、原子的發(fā)光二、原子的發(fā)光躍躍遷遷激激發(fā)發(fā)6自發(fā)輻射：原子從高能態(tài)自發(fā)躍遷到低能態(tài)而發(fā)光的過程；放出的光子的頻率與高能態(tài)與低

3、能態(tài)之差存在如下關(guān)系：例：日光燈、氙燈特點(diǎn)：頻率波長(zhǎng)不一，單色性及方向性很差躍遷：被激發(fā)到高能級(jí)的原子是不穩(wěn)定的，力圖回到低能級(jí)，這種從高能級(jí)回落到低能級(jí)的過程稱為“躍遷”7受激輻射：當(dāng)一束光入射到具有大量激發(fā)態(tài)原子的系統(tǒng)中，若這束光的頻率與 很接近，激發(fā)態(tài)原子在這束光的激發(fā)下，躍遷回較低能級(jí)，同時(shí)發(fā)出一束光。這束光與入射光頻率、相位、傳播方向、偏振方向完全一致。這樣的發(fā)光過程稱為受激輻射。hEEn18激光的產(chǎn)生激光產(chǎn)生的兩個(gè)條件：1.粒子數(shù)反轉(zhuǎn) 具有亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，在一定外來(lái)光子能量激發(fā)條件下，吸收光能，使處在較高能級(jí)(亞穩(wěn)態(tài))的原子或粒子數(shù)目大于處于低能級(jí)的原子或粒子數(shù)目。2. 受激輻射

4、9激光的特性具有一般光的特性，同時(shí)又與普通光源不同：光發(fā)射以受激輻射為主，發(fā)出的光波具有相同的頻率、方向、偏振態(tài)和嚴(yán)格的位向關(guān)系。1. 強(qiáng)度高 由于激光實(shí)現(xiàn)了光能在空間和時(shí)間上的亮度和能量集中，具有較高的亮度和能量密度。 102. 單色性好 在光學(xué)領(lǐng)域中，單色是指光的波長(zhǎng)(或頻率)為一個(gè)確定的數(shù)值，嚴(yán)格意義上的單色光是不存在的。波長(zhǎng)為l0的單色光是指以 l0為中心波長(zhǎng)，譜線寬度為 的光譜范圍。 越小，單色性越好。激光出現(xiàn)前，氪光源最好， 只有0.00047 nm; 激光光源譜線寬度可小于10-8 nm3. 相干性好 光源的相干性可以用相干時(shí)間和相干長(zhǎng)度來(lái)度量。光源先后發(fā)出的兩束光能夠產(chǎn)生干涉現(xiàn)

5、象的最大時(shí)間間隔。在最大時(shí)間間隔內(nèi)走過的路程為相干長(zhǎng)度。光源的相干長(zhǎng)度Llll114. 方向性好光束的方向性用光束的發(fā)散角來(lái)表征普通光源發(fā)射的光束很發(fā)散，發(fā)散角 0.1sr。 激光光束各發(fā)光中心互相關(guān)聯(lián)的定向發(fā)射，發(fā)散角可以達(dá)到 110-4sr。 普通光源 激光光源亮度電燈：約470sb太陽(yáng)：約1.65X105 sb紅寶石激光器，約1.65X1015sb功率1000MW/cm2方向無(wú)確定方向、發(fā)散角大、難會(huì)聚發(fā)散角小到0.1mrad（近似平行光），光束會(huì)聚其焦點(diǎn)處光斑10um單色性氪燈的光源譜線寬為0.0047 激光的譜線寬度為10-7相干性氪燈光源的相干長(zhǎng)度78cm激光的相干長(zhǎng)度可達(dá)幾十公里

6、12激光加工的特點(diǎn)1）適應(yīng)性強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)激光加工的功率密度高，幾乎激光加工的功率密度高，幾乎能加工任何材料能加工任何材料，如各種金，如各種金屬、屬、 陶瓷、石英、金剛石、橡膠等。陶瓷、石英、金剛石、橡膠等。2 2）加工精度高）加工精度高3）加工質(zhì)量好加工質(zhì)量好4 4）加工速度快）加工速度快 效率高效率高激光束可聚焦成激光束可聚焦成微米級(jí)的光斑微米級(jí)的光斑（理論上直徑可小于（理論上直徑可小于1um1um）適合精密微細(xì)加工。適合精密微細(xì)加工。激光加工能量密度高激光加工能量密度高, ,熱作用時(shí)間很短熱作用時(shí)間很短, ,整個(gè)加工區(qū)幾乎不整個(gè)加工區(qū)幾乎不受熱的影響受熱的影響, ,工件熱變形極小工件熱變形極

7、小，故可加工對(duì)熱沖擊敏感的，故可加工對(duì)熱沖擊敏感的材料。材料。激光激光打孔只需打孔只需0.01s0.01s，切割切割比常規(guī)方法比常規(guī)方法提高效率提高效率8 82020倍倍，激光焊激光焊接可提高接可提高效率效率3030倍倍，微調(diào)，微調(diào)薄膜電阻薄膜電阻可提高可提高10001000倍倍，提高精度提高精度1 12 2數(shù)量級(jí)。數(shù)量級(jí)。5 5）容易實(shí)現(xiàn)）容易實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化加工自動(dòng)化加工激光束傳輸方便，激光束傳輸方便，易于易于控制，便于與機(jī)器人、自動(dòng)檢測(cè)、控制，便于與機(jī)器人、自動(dòng)檢測(cè)、計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合數(shù)字控制等先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合。136）通用性強(qiáng)通用性強(qiáng)用一臺(tái)激光器改變不同的導(dǎo)光系統(tǒng)，可以處理

8、用一臺(tái)激光器改變不同的導(dǎo)光系統(tǒng)，可以處理各種形狀和各種形狀和尺寸的工件尺寸的工件。也可以選擇適當(dāng)?shù)募庸l件，用同一臺(tái)裝置。也可以選擇適當(dāng)?shù)募庸l件，用同一臺(tái)裝置進(jìn)行切割、打孔、焊接和表面處理等多種加工。進(jìn)行切割、打孔、焊接和表面處理等多種加工。7 7）節(jié)能節(jié)材）節(jié)能節(jié)材激光束的激光束的能量利用率能量利用率為常規(guī)熱加工工藝的為常規(guī)熱加工工藝的101010001000倍，激倍，激光切割可以光切割可以節(jié)省材料節(jié)省材料15%15%30%30%。8 8）激光可通過光學(xué)透明介質(zhì)（玻璃、空氣、惰性氣體和某些液體）對(duì)工件）激光可通過光學(xué)透明介質(zhì)（玻璃、空氣、惰性氣體和某些液體）對(duì)工件 進(jìn)行加工。進(jìn)行加工。激光

9、加工是一種瞬時(shí)、局部的熔化和氣化加工，影響因素多。激光加工是一種瞬時(shí)、局部的熔化和氣化加工，影響因素多。因此，微細(xì)加工時(shí)的重復(fù)加工精度和表面粗糙度不易保證。此因此，微細(xì)加工時(shí)的重復(fù)加工精度和表面粗糙度不易保證。此外對(duì)具有高熱傳導(dǎo)率材料的加工較困難。外對(duì)具有高熱傳導(dǎo)率材料的加工較困難。不足點(diǎn)不足點(diǎn)14第二節(jié) 激光加工的基本設(shè)備激光器是激光加工的激光器是激光加工的核心設(shè)備核心設(shè)備，通過它可以把電能轉(zhuǎn)化成，通過它可以把電能轉(zhuǎn)化成光能，獲得方向好、能量密度高、穩(wěn)定的激光束。按激活光能，獲得方向好、能量密度高、穩(wěn)定的激光束。按激活介質(zhì)種類分：固體激光器、氣體激光器。按工作方式分：介質(zhì)種類分：固體激光器、

10、氣體激光器。按工作方式分：連續(xù)激光器和脈沖激光器。連續(xù)激光器和脈沖激光器。1）激光器激光器2）激光器電源激光器電源3）光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)4）機(jī)械系統(tǒng)機(jī)械系統(tǒng)為激光器提供所需要的為激光器提供所需要的能量及控制功能能量及控制功能。光學(xué)系統(tǒng)包括光學(xué)系統(tǒng)包括聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)和和觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)觀察瞄準(zhǔn)系統(tǒng)。聚焦系統(tǒng)的作用是把激光引向聚焦物鏡，并聚焦在加工工件上；聚焦系統(tǒng)的作用是把激光引向聚焦物鏡，并聚焦在加工工件上；觀察描準(zhǔn)系統(tǒng)能觀察和調(diào)整激光束的焦點(diǎn)位置并將加工位置顯示觀察描準(zhǔn)系統(tǒng)能觀察和調(diào)整激光束的焦點(diǎn)位置并將加工位置顯示在投影儀上。在投影儀上。機(jī)械系統(tǒng)主要包括機(jī)械系統(tǒng)主要包括床身床身、工作臺(tái)工作臺(tái)和和

11、機(jī)電控制系統(tǒng)機(jī)電控制系統(tǒng)。1516固體激光器固體激光器包括包括工作物質(zhì)工作物質(zhì)、光泵、玻璃套管和濾光光泵、玻璃套管和濾光液、冷卻水、聚光器以及諧振腔液、冷卻水、聚光器以及諧振腔等部分。等部分。17光泵光泵：供給工作物質(zhì)光能：供給工作物質(zhì)光能, ,一般為氙燈或氪燈。一般為氙燈或氪燈。聚光器聚光器：將氙燈發(fā)出的光能聚集在工作物質(zhì)上。有圓球形、：將氙燈發(fā)出的光能聚集在工作物質(zhì)上。有圓球形、圓柱形、橢圓柱形以及緊包裹形。圓柱形、橢圓柱形以及緊包裹形。玻璃套管和濾光液：玻璃套管和濾光液：主要用來(lái)濾去氙燈發(fā)出的紫外線成分。主要用來(lái)濾去氙燈發(fā)出的紫外線成分。諧振腔諧振腔：由兩塊反射鏡組成，使激光沿軸向來(lái)回反

12、射共振，：由兩塊反射鏡組成，使激光沿軸向來(lái)回反射共振，加強(qiáng)和改善激光輸出。加強(qiáng)和改善激光輸出。18固體激光器固體激光器紅寶石激光器紅寶石激光器紅寶石激光器是摻有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%氧化鉻的氧化鋁晶體，發(fā)射l=0.6943mm的紅光，易于獲得相干性好的單模輸出，穩(wěn)定性好紅寶石激光器三能級(jí)系統(tǒng)激光器主要是鉻離子起受激輻射作用。19固體激光器固體激光器紅寶石激光器紅寶石激光器紅寶石激光躍遷過程如圖。在高壓氙燈照射下，鉻離子從基態(tài)E1被抽運(yùn)到E3吸收帶，由于E3平均壽命短，小于10-7s,大部分粒子通過無(wú)輻射躍遷落到亞穩(wěn)態(tài)E2上， E2平均壽命為310-3s，可儲(chǔ)存大量粒子，實(shí)現(xiàn)E2 與E1之間的粒子

13、數(shù)反轉(zhuǎn)。一般為脈沖輸出，工作頻率小于1次。在激光發(fā)展初期應(yīng)用較多，現(xiàn)在大多被釹玻璃激光器和摻釹釔鋁石榴石激光器所代替。20固體激光器固體激光器釹玻璃激光器釹玻璃激光器釹玻璃激光器是摻有少量氧化釹的非晶體硅酸鹽玻璃，釹離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-5%左右，發(fā)射l=1.06mm的紅外激光。釹玻璃激光器是四能級(jí)系統(tǒng)激光器，更容易實(shí)現(xiàn)粒子反轉(zhuǎn)。其激光躍遷如右圖。21固體激光器固體激光器釹玻璃激光器釹玻璃激光器在高壓氙燈照射下，釹離子從基態(tài)E1被激發(fā)到E4能級(jí)，E4平均壽命短，通過無(wú)輻射躍遷落到E3能級(jí)上， E3平均壽命為310-4s，形成E3 與E2之間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。優(yōu)點(diǎn)：光線發(fā)射角小，適于精密微細(xì)加工，一般

14、為脈沖輸出，工作頻率幾次/秒。缺點(diǎn)：導(dǎo)熱性差，需要較好的冷卻系統(tǒng)。22固體激光器固體激光器摻釹釔鋁石榴石激光器摻釹釔鋁石榴石激光器摻釹釔鋁石榴石激光器是在釔鋁石榴石晶體中摻以1.5%左右的釹而成。也屬于四能級(jí)系統(tǒng)。產(chǎn)生激光的也是釹離子，也發(fā)出l=1.06mm的紅外激光。優(yōu)點(diǎn)：與釹玻璃激光器相比，釔鋁石榴石的熱物理性能好，有較好的導(dǎo)熱性，膨脹系數(shù)小，機(jī)械強(qiáng)度高，效率可達(dá)3%?？梢砸悦}沖方式工作，也可以連續(xù)方式工作，工作效率可達(dá)10-100次/秒，連續(xù)輸出功率達(dá)幾百瓦。盡管價(jià)格昂貴，但性能優(yōu)越，廣泛用于打孔、切割、焊接微調(diào)等工作。23氣體激光器氣體激光器氣體激光器一般采用電激勵(lì)，因其效率高、壽命長(zhǎng)

15、、連續(xù)輸出功率大，所以廣泛用于切割、焊接、熱處理加工。常用于材料加工的氣體激光器有二氧化碳激光器、氬離子激光器等24通過高壓直流放電進(jìn)行激勵(lì)波長(zhǎng)10.6m附近的紅外區(qū)，為不可見光25二氧化碳激光器結(jié)構(gòu)如右圖所示主要包括放電管、諧振腔、冷卻系統(tǒng)和激勵(lì)電源等部分26主要是惰性氣體氬通過氣體放電，使氬原子電離并激發(fā)，實(shí)現(xiàn)離子數(shù)反轉(zhuǎn)而產(chǎn)生激光。氬離子激光器發(fā)現(xiàn)的譜線很多 ， 最 強(qiáng) 的 是 波 長(zhǎng) 為l=0.5145mm的綠光和波長(zhǎng)為l=0.4880mm的蘭光。能量轉(zhuǎn)換效率低，一般只有0.05%左右。激光器波長(zhǎng)較短，發(fā)散角小，可用于精密加工。27第三節(jié) 激光加工工藝及應(yīng)用28293031323334激

16、光打標(biāo)激光打標(biāo)3536水晶內(nèi)雕水晶內(nèi)雕37383940影響：影響：疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度耐腐蝕性耐腐蝕性耐磨性等耐磨性等41激光表面融凝技術(shù)激光表面融凝技術(shù)激光融覆技術(shù)激光融覆技術(shù)雜質(zhì)、氣孔、化合物釋放出來(lái)雜質(zhì)、氣孔、化合物釋放出來(lái)基層表面添加熔覆材料基層表面添加熔覆材料42激光表面改性技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)激光表面改性技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn) 激光表面處理激光表面處理是采用大功率密度的激光束，以是采用大功率密度的激光束，以非接觸性非接觸性的方式加熱材的方式加熱材料表面，料表面，在材料表面形成一定厚度的處理層，在材料表面形成一定厚度的處理層，借助于材料表面本身傳導(dǎo)借助于材料表面本身傳導(dǎo)冷卻，來(lái)實(shí)現(xiàn)其表面改性的工藝方法，冷

17、卻，來(lái)實(shí)現(xiàn)其表面改性的工藝方法，可以改善材料表面的力學(xué)性能、可以改善材料表面的力學(xué)性能、冶金性能、物理性能，從而提高零件的耐磨、耐蝕、耐疲勞等一系列性冶金性能、物理性能，從而提高零件的耐磨、耐蝕、耐疲勞等一系列性能以滿足各種不同的使用要求。激光表面改性技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航能以滿足各種不同的使用要求。激光表面改性技術(shù)廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械、電器、兵器和汽車制造行業(yè)。天、機(jī)械、電器、兵器和汽車制造行業(yè)。AVCO公司提出了金屬表面激光熱處理的設(shè)想；公司提出了金屬表面激光熱處理的設(shè)想；1974年申請(qǐng)了世界上第一年申請(qǐng)了世界上第一個(gè)激光熔覆專利，并在近十年內(nèi)得到迅速發(fā)展。個(gè)激光熔覆專利，并在近十年

18、內(nèi)得到迅速發(fā)展。 43激光表面改性技術(shù)優(yōu)點(diǎn)(1)能量傳遞方便，可以對(duì)被處理工件表面有選擇的局部強(qiáng)化：能量傳遞方便，可以對(duì)被處理工件表面有選擇的局部強(qiáng)化：(2)能量作用集中，加工時(shí)間短，熱影響區(qū)小，激光處理后，工件變形?。荒芰孔饔眉?，加工時(shí)間短，熱影響區(qū)小，激光處理后，工件變形??；(3)處理表面形狀復(fù)雜的工件，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線：處理表面形狀復(fù)雜的工件，而且容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)線：(4)改性效果比普通方法更顯著，速度快，效率高，成本低；改性效果比普通方法更顯著，速度快，效率高，成本低；(5)通常只能處理一些薄板金屬，不適宜處理較厚的板材；通常只能處理一些薄板金屬，不適宜處理較厚的板材；(6

19、)由于激光對(duì)人眼的傷害性影響工作人員的安全，因此要致力于發(fā)展安全由于激光對(duì)人眼的傷害性影響工作人員的安全，因此要致力于發(fā)展安全設(shè)施。設(shè)施。44激光表面 改性技術(shù)的分類 激光表面改性技術(shù)的分類方法很多，通常可以根據(jù)其是否改變基材成分激光表面改性技術(shù)的分類方法很多，通?？梢愿鶕?jù)其是否改變基材成分分成兩大類：分成兩大類：激光表面改性技術(shù)激光表面改性技術(shù)不改變基材成分不改變基材成分改變基材成分改變基材成分激光淬火激光淬火(激光相變硬化激光相變硬化)激光極化激光極化激光熔凝淬火激光熔凝淬火激光沖擊硬化激光沖擊硬化激光熔覆激光熔覆激光合金化激光合金化激光清洗激光清洗激光組織細(xì)化激光組織細(xì)化激光物理氣象沉積

20、激光物理氣象沉積激光增強(qiáng)電鍍激光增強(qiáng)電鍍激光化學(xué)氣相沉積激光化學(xué)氣相沉積激光退火激光退火激光非晶化激光非晶化激光誘導(dǎo)液相沉積激光誘導(dǎo)液相沉積45激光淬火技術(shù) 激光淬火又稱激光相變硬化，就是利用激光將金屬材料加熱到相變點(diǎn)以上，激光淬火又稱激光相變硬化，就是利用激光將金屬材料加熱到相變點(diǎn)以上，金屬熔化以前，依靠金屬金屬熔化以前，依靠金屬自身冷卻自身冷卻達(dá)到淬火的目的。達(dá)到淬火的目的。激光相變硬化的實(shí)質(zhì)是激光相變硬化的實(shí)質(zhì)是馬氏體相變硬化。馬氏體相變硬化。馬氏體和亞結(jié)構(gòu)晶粒都被超細(xì)化，相變硬化后殘余奧氏體馬氏體和亞結(jié)構(gòu)晶粒都被超細(xì)化，相變硬化后殘余奧氏體也被顯著強(qiáng)化。與常規(guī)熱處理淬火相比較，激光相變

21、后材料也被顯著強(qiáng)化。與常規(guī)熱處理淬火相比較，激光相變后材料硬度要提高硬度要提高，低，低碳鋼也能提高一定的硬度。碳鋼也能提高一定的硬度。優(yōu)點(diǎn)（1）工件表面強(qiáng)度高，比常規(guī)淬火高）工件表面強(qiáng)度高，比常規(guī)淬火高5%-20% （2）加熱速度快，熱影響區(qū)小，淬火應(yīng)力及變形小）加熱速度快，熱影響區(qū)小，淬火應(yīng)力及變形小（3）可對(duì)形狀復(fù)雜的零件盒不能用其他方法處理的零件進(jìn)行局部硬化）可對(duì)形狀復(fù)雜的零件盒不能用其他方法處理的零件進(jìn)行局部硬化（4）工藝周期短，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化）工藝周期短，生產(chǎn)效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化（5）激光淬火靠熱量由表及里的傳導(dǎo)自冷，無(wú)需冷介質(zhì)，對(duì)環(huán)境污染?。┘す獯慊鹂繜崃坑杀砑袄锏膫鲗?dǎo)自

22、冷，無(wú)需冷介質(zhì)，對(duì)環(huán)境污染小46激光表面熔凝 激光表面熔凝是采用高能量密度的激光，將材料表面層熔化，然后依靠激光表面熔凝是采用高能量密度的激光，將材料表面層熔化，然后依靠材料材料自身快速冷卻凝固自身快速冷卻凝固。利用激光表面熔凝技術(shù)實(shí)現(xiàn)材料表面。利用激光表面熔凝技術(shù)實(shí)現(xiàn)材料表面局部的快速局部的快速加熱和冷卻加熱和冷卻，從而獲得非常細(xì)密的非平衡快速凝固組織。在較大的程度上，從而獲得非常細(xì)密的非平衡快速凝固組織。在較大的程度上增強(qiáng)了材料表層的耐磨性和耐蝕性，使材料性能得到改善。增強(qiáng)了材料表層的耐磨性和耐蝕性，使材料性能得到改善。優(yōu)點(diǎn)（1 1）表面熔化時(shí)可添加超硬耐磨金屬元素或化學(xué)元素，熔凝層與材料

23、基）表面熔化時(shí)可添加超硬耐磨金屬元素或化學(xué)元素，熔凝層與材料基體形成冶金結(jié)合。體形成冶金結(jié)合。 （2 2）熔凝過程中，可以排除雜質(zhì)和氣體。）熔凝過程中，可以排除雜質(zhì)和氣體。（3）其熔層薄、熱作用區(qū)小，對(duì)表面粗糙度和工件尺寸影響不大，有時(shí)其熔層薄、熱作用區(qū)小，對(duì)表面粗糙度和工件尺寸影響不大，有時(shí)可不再進(jìn)行后續(xù)磨光而直接使用。可不再進(jìn)行后續(xù)磨光而直接使用。（4）提高溶質(zhì)原子在基體中固溶度極限。提高溶質(zhì)原子在基體中固溶度極限。47激光沖擊硬化 利用高能密度激光束照射金屬材料表面，由于金屬升華氣化而急速利用高能密度激光束照射金屬材料表面，由于金屬升華氣化而急速膨脹，產(chǎn)生的高于材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度的高壓應(yīng)

24、力波，從而提高了金膨脹，產(chǎn)生的高于材料的動(dòng)態(tài)屈服強(qiáng)度的高壓應(yīng)力波，從而提高了金屬材料的物理機(jī)械性能。屬材料的物理機(jī)械性能。激光沖擊硬化原理示意圖激光沖擊硬化原理示意圖48優(yōu)點(diǎn)（1）激光沖擊強(qiáng)化改善了材料表面的耐磨性和耐腐蝕性能。）激光沖擊強(qiáng)化改善了材料表面的耐磨性和耐腐蝕性能。（2）大大提高材料的強(qiáng)度和硬度。這項(xiàng)新技術(shù)最顯著的特點(diǎn)）大大提高材料的強(qiáng)度和硬度。這項(xiàng)新技術(shù)最顯著的特點(diǎn)（3）最大的優(yōu)點(diǎn)最大的優(yōu)點(diǎn)在于明顯改善材料的抗疲勞性能。在于明顯改善材料的抗疲勞性能。（由于激光沖（由于激光沖擊強(qiáng)化后使材料產(chǎn)生的變形很小，不產(chǎn)生熱影響區(qū)，也不改變材料的表面粗糙度，非常擊強(qiáng)化后使材料產(chǎn)生的變形很小，不產(chǎn)生熱影響區(qū)，也不改變材料的表面粗糙度，非常適合于微孔區(qū)、焊縫熱影響區(qū)等局部區(qū)域的表面強(qiáng)化。）適合于微孔區(qū)、焊縫熱影響區(qū)等局部區(qū)域的表面強(qiáng)化。）49激光表面合金化 利用高能量的激光束使根據(jù)需求加入的合金層涂層與基體金屬表面混合利用高能量的激光束使根據(jù)需求加入的合金層涂層與基體金屬