激光加工工艺介绍

激光加工工艺简介激光表面改性激光表面改性固相加热熔化汽化重熔合金化熔覆非晶化相变硬化冲击强化几种典型表面改性所需的激光功率密度和作用时间

工艺方法功率密度(W/cm2)作用时间(s)相变硬化103~1040.01~1重熔104~1060.01~1合金化104~1060.01~1熔覆104~1060.01~1非晶化106~10810-7~10-6冲击强化108~101010-7~10-6Fe—Fe3C相图奥氏体铁素体马氏体贝氏体珠光体渗碳体莱氏体钢的连续冷却转变（CCT）图0.37%C-0.39%Si-0.85%Mn-0.73%Cr-0.26%Mo

淬火退火正火回火激光相变硬化关键技术1、激光能量的利用率表面预处理粗糙化处理、氧化、涂层…偏振光短波长激光：YAG激光、半导体激光2、激光能量的均匀化及光斑变换变换换前前光光束束强强度度分分布布变换换后后光束束强强度度分分布布积分分镜镜波导导匀匀光光器器可变变形形镜镜透射射式式棱棱锥锥积积分分镜镜透射射式式棱棱锥锥积积分分镜镜为为等等边边棱棱锥锥，，产产生生正正方方形形光光斑斑。。光光斑斑尺尺寸寸可可由由调调节节透透镜镜位位置置而而发发生生改改变变。。双光光束束处处理理系系统统激光光相相变变硬硬化化应应用用举举例例吸收率%入射角铁激光光相相变变硬硬化化应应用用举举例例激光光重重熔熔、、合合金金化化、、熔熔覆覆示示意意图图重熔层熔覆层合金粉未合金粉未重熔熔覆合金化合金化层ZL108铝铝合合金金激激光光重重熔熔硬硬化化ZL108合合金金激激光光重重熔熔前前后后的的组组织织合金金的的主主要要化化学学成成份份：：11.0~13.0%Si,1.0~2.0%Cu,0.4~1.0%Mg,0.3~0.9%Mn，，属属于于共共晶晶成成份份合合金金。。铸铸造造组组织织为为典典型型的的金金属属－－非非金金属属共共晶晶，，显显微微组组织织为为在在Al基基体体上上紊紊乱乱地地分分布布着着Si的的枝枝晶晶。。采采用用激激光光重重熔熔处处理理后后组组织织比比处处理理前前的的铸铸造造组组织织细细化化了了几几十十倍倍，，显显微微组组织织形形态态也也变变成成了了Al-Si共共晶晶包包围围着着-Al基固溶溶体树枝晶的的亚共晶组织织，其中相所占的体积积达40%左右。。时效处理对铝铝合金激光重重熔硬化层的的影响激光重熔应用用举例激光束加工头送粉喷嘴基材熔覆层激光束加工头熔覆层基材预覆层激光熔覆熔覆层形貌及及稀释率激光熔覆应用用举例激光局部熔覆覆激光大面积熔熔覆激光熔覆再制制造磨损损失激光快速成形（堆积）修复磨损损失部位激光熔覆再制制造应用举例例激光熔覆再制制造应用举例例激光熔覆再制制造应用举例例Lasershockpeening约束层吸收层激光冲击波效效应产生塑性性变形增加位错密度度造成残余压应应力激光表面抛光光与织构化LaserpolishingMechanismsevaporationofsurfacematerialflowingorflatteningofsofteningandmeltingmaterialundertheeffectofsurfacetensionQ-switchNd:YAGlaser:Pa=250W,tp=650ns,df=70um,v=35mm/s德国亚琛夫琅琅霍费激光所所（ILT,Willenborg,E.）100m微流体器件微微通道准分子子激光抛光北京工业大学学激光工程研研究院荷叶表面结构构Lasertexturing激光熔池振荡荡法表面织构构化Laserlithography激光干涉法表表面织构化Particlelens飞秒激光辐照照钛表面微纳纳结构laserfluence2.5Jcm−−2,numberoflasershots280,(a)Vacuum(∼∼1mbar)(b)air(atmosphericcondition)(c)100mbarSF6(d)100mbarHeNayak1.Appl.Phys.A90,399–402(2008)激光快速成形形激光快速成形形原理激光快速成形形分类激光快速原型型制造（Rapidprototype））立体光刻（StereoLithography，SL）分层实体制造造（LaminatedObjectManufacturing,LOM））选区激光烧结结（SelectiveLaserSintering,SLS））激光直接快速速制造（DirectedLaserManufacturing）激光熔融堆积积（DirectedMetalDeposition，，DMD）选区激光熔化化（SelectiveLaserMelting,SLM）激光变形制造造（LaserForming）激光熔融堆积积成形F/A-l8E/F翼根吊环900mm长长×300mm宽×150mm高大型钛合金零零件—Aeromet公司XXXX高空高速反导导导弹部件超音速巡航导弹部件选区激光熔化化成形飞秒激光微纳纳制造飞秒强激光微微制备与加工工为材料制备和和研究提供了了新技术和新新手段突出优点：极短作用时间间超高光强无热影响破坏区域小高阶非线性三维微加工Adrillinginsteelproducedby3.3-nspulses.Astrongblurformationoccursandsolidifieddropletsstickonthesurface.Notetheheat-affectedzonearoundthehole.Adrillinginsteelproducedby200-fspulses.Pulsesenergyisdecreasedbynearlyoneorderofmagnitude.线性相互作用用高阶非线性相相互作用单光子过程I多光子过程In难于作用于材材料内部高高光强、、作用于材料料内部作用区域可远远小于波长作用区}Fusedsilica：absorptionbandgapis~9eV,IRfslaserbeam:800nm(~1.55eV)multiphotonprocessFemtosecondLaserMicromachiningworkstationwasusedtodirect-writelocalizedindex-of-refractionchangeswithinaglasssubstrate,creatingathree-dimensionalopticalwaveguide.飞秒激光束焦点物镜树脂飞秒激光双光光子聚合Nature,Vol.412,697.2001（H.B.Sunetal)a.原始状状态b.伸展状状态c.阻尼振振荡恢复曲线线820nm,19mW3pNk=8.2nN/m9、静夜夜四无无邻，，荒居居旧业业贫。。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、雨雨中中黄黄叶叶树树，，灯灯下下白白头头人人。。。。21:29:0521:29:0521:2912/28/20229:29:05PM11、以我独独沈久，，愧君相相见频。。。12月-2221:29:0521:29Dec-2228-Dec-2212、故人江海海别，几度度隔山川。。。21:29:0521:29:0521:29Wednesday,December28,202213、乍见翻疑梦梦，相悲各问问年。。12月-2212月-2221:29:0521:29:05December28,202214、他乡生生白发，，旧国见见青山。。。28十十二月20229:29:05下午午21:29:0512月-2215、比不了得得就不比，，得不到的的就不要。。。。十二月229:29下下午12月-2221:29December28,202216、行动出成成果，工作作出财富。。。2022/12/2821:29:0521:29:0528December202217、做前，能够够环视四周；；做时，你只只能或者最好好沿着以脚为为起点的射线线向前。。9:29:05下午9:29下下午21:29:0512月-229、没没有有失失败败，，只只有有暂暂时时停停止止成成功功！！。。12月月-2212月月-22Wednesday,December28,202210、很多事事情努力力了未必必有结果果，但是是不努力力却什么么改变也也没有。。。21:29:0621:29:0621:2912/28/20229:29:06PM11、成功就是日日复一日那一一点点小小努努力的积累。。。12月-2221:29:0621:29Dec-2228-Dec-2212、世间间成事事，不不求其其绝对对圆满满，留留一份份不足足，可可得无无限完完美。。。21:29:0621:29:0621:29Wednesday,December28,202213、不知香香积寺，，数里入入云峰。。。12月-2212月-2221:29:0621:29:06December28,202214、意志坚强的的人能把世界界放在手中像像泥块一样任任意揉捏。28十二月月20229:29:06下午21:29:0612月-2215、楚塞塞三湘湘接，，荆门门九派派通。。。。十二月月229:29下下午午12月月-2221:29December28,202216、少年十十五二十十时，步步行夺得得胡马骑骑。。2022/12/2821:29:0621:29:0628December202217、空山新雨后后，天气晚来来秋。。9:29:06下午9:29下下午21:29:0612月-229、杨柳散和和风，青山山澹吾虑。。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、阅阅读读一一切切好好书书如如同同和和过过去去最最杰杰出出的的人人谈谈话话。。21:29:0621:29:0621:2912/28/20229:29:06PM11、越是是没有有本领领的就就越加加自命命不凡凡。12月月-2221:29:0621:29Dec-2228-Dec-2212、越是无能能的人，越越喜欢挑剔剔别人的错错儿。21:29:0621:29:0621:29Wednesday,December28,202213、知人者智，，自知者明。。胜人者有力力，自胜者强强。12月-2212月-2221:29:0621:29