定義：

通過激光對工件表面進行設(shè)計和改進處理，從而改善其表面性能的方法。

原理：

激光束向金屬表面層照射，金屬表層和其所吸收的激光進行光-熱轉(zhuǎn)換。當(dāng)光子和金屬的自由電子相碰撞，金屬導(dǎo)帶電子的能級提高，并將其吸收的能量轉(zhuǎn)化為晶格的熱振蕩。由于光子能穿透金屬的能力極低，作用深度很淺，故僅能使其表面的一薄層溫度升高。由于導(dǎo)帶電子的平均自由時間僅有0.001s左右，因而這種熱交換和熱平衡的建立是非常迅速的。

分類：

包括清洗、相變硬化、合金化、涂敷、熔凝、沖擊強化等。

激光清洗：

1.定義：

利用高能的激光束照射工件表面，使表面的污物、銹斑或涂層發(fā)生瞬間蒸發(fā)或剝離，高速有效地清除表面的污染物或涂層。

2.特點：

a.不需有機溶劑，沒有廢液排放，殘渣少，不會造成環(huán)境污染；

b.有效清除其他方法難以去除干凈的吸附在物體表面的亞微米粒子；

c.柔性高、可控性好、易于選區(qū)定位精密清洗；

d.易于遠距離遙控清洗難以到達或危險的地方。

3.方法：

a.激光干洗法，即采用脈沖激光直接輻射去污；

b.激光+液膜的方法，即首先沉積一層液膜于基體表面，然后用激光使液膜發(fā)生爆炸去污；

c.激光+惰性氣體的方法，即激光輻射的同時，用惰性氣體吹向工件表面，當(dāng)污物從表面剝離后，就被氣體遠遠吹離表面，避免清潔表面再次污染和氧化；

d.用激光使污物松散后，再用非腐蝕性的化學(xué)方法去污。

激光相變硬化：

1.定義：

以高能量的激光束快速掃描工件，使工件表層迅速加熱到奧氏體化溫度，隨后通過熱量往基體深部的傳導(dǎo)，被加熱的表層以很快的速度冷卻，得到馬氏體組織。

2.目的：

在工件表面有選擇性的局部產(chǎn)生硬化帶以減低磨損，以及通過在表面產(chǎn)生壓應(yīng)力來提高疲勞強度。

3.優(yōu)點：

a.淬硬層組織細化，硬度比常規(guī)淬火提高15~20%，鑄鐵經(jīng)淬火后耐磨性提高3~4倍；

b.加熱速度快，工藝周期短，生產(chǎn)效率高，成本低，工藝過程易于控制，自動化程度高；

c.對于孔狀及腔筒內(nèi)壁等特殊部位，只要激光束能照射到的均可進行處理；

d.可進行大型零件的局部表面的硬化及形狀復(fù)雜零件的硬化處理；

e.淬硬層深度可精確控制。

激光合金化：

1.定義：

在高能束激光作用下，將一種或多種合金元素與基材表面快速溶凝，從而使廉價材料表面具有預(yù)定的高合金特性的技術(shù)。

2.特點：

a.低級金屬零件的局部表面經(jīng)處理后能獲得高級合金的性能；

b.層深層寬可以得到精密控制，施加合金用量少，效率高；

c.由于激光加熱層溫度梯度大，故結(jié)合層窄，結(jié)合質(zhì)量好，對基體金屬性能的壞影響小；

d.高熔點合金能容易涂覆在低熔點合金表面；

e.施加合金的方法有：粉末法、等離子涂層法、鍍層法、真空濺射法、爆炸結(jié)合法等；

f.表面預(yù)先準(zhǔn)備手續(xù)較多，如開槽、不平處加工等；

g.在一些硬度高、孔隙率低、結(jié)合好的涂層上已出現(xiàn)裂紋，需預(yù)熱解決膨脹差異。

激光涂敷：

1.定義：

采用激光加熱，使基材材料，僅表面一極薄層熔化，同時加入另外的合金成分并一起熔化后迅速凝固形成新的合金層。

2.材料：

基體材料為碳鋼、鑄鐵、不銹鋼和鋁等；

涂層材料是Co、Ni和Fe基合金、碳化物、氧化鋁、陶瓷等。

3.特點：

涂敷材料受到基體材料極小的稀釋，基本保持其原有成分及性質(zhì)不變，從而提供良好的耐磨損、抗腐蝕能力。

激光溶凝處理：

1.定義：

指用較高功率密度（10^4到10^6W/cm2）的激光束，在金屬表面掃描，使表層金屬熔化，隨后快速冷卻。

2.目的：

得到細微的接近均勻的表層組織，具有極好的抗腐蝕性能。

3.使用情況：

主要用于鑄鐵、工具鋼和某些能形成非晶體態(tài)的共晶等材料的處理

4.注意事項：

a.宜采用均強光斑，也可采用聚焦光斑或離散光斑。

b.溶凝處理一般不加增強激光吸收層。

激光沖擊強化：

1.定義：

用很高的功率密度的激光，在極短的時間內(nèi)使金屬表面溫度迅速上升，達到汽化的程度，表面材料如此突然地被汽化，基體金屬就收到高壓應(yīng)力沖擊波，從而使材料表層得以強化。

2.作用機理：

在材料表面產(chǎn)生高強度沖擊波，幅度大于為10000Pa，足以使金屬產(chǎn)生強烈的塑性變形，使激光沖擊區(qū)在顯微組織呈現(xiàn)位錯的纏結(jié)網(wǎng)絡(luò)。

3.適用材料：

改善鋼、鈦合金、鋁等。

4.目的：

a.提高材料表面強度、屈服強度以及疲勞壽命；

b.強化精加工后部件的非平坦表面，提高裂紋擴展抗力強度；

c.通過強化焊縫，減少焊接鋁管的壁厚。