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激光表面工程是當前材料工程學科的重要方向之一,被譽為光加工時代的一個標志性技術,各國(尤其是發達國家)均予以重點發展。其高效率、高效益、高增長及低消耗、無污染的特點,符合材料加工的發展需要。經過多年研究和實際應用,激光表面工程的技術特點可歸納如下:
1、激光束的功率密度可達到103W/cm2以上,甚至可超過109W/cm2,由此可以對材料的表面實現包括無化學成分變化的相變硬化、微晶化、非晶化、沖擊硬化以及有化學成分變化的鍍復、合金化等表面改性工程。只要采用合適的激光束與材料的藕合技術,就能在快速或超快速作用周期之下產生其他表面工程技術無法實現或難以實現的材料表面的組織與性能,當然也必定包括高的生產效率。
2、激光束的可控性好,只要采用光學的束操作技術適當地引導激光束至工件的不同部位,就可以實現精確的可選擇的材料局部表面改性。如果改變激光束的參數,還可以達到不同的改性目的,從而解決了在工件表面不同部位需要有不同服設性能的表面工程問題。
3、易與其他表面處理技術復合。激光表面工程可以方便地與其他表面工程技術結合起來,產生所謂第二代表面工程技術―復合表面工程技術。可以綜合傳統表面工程技術與激光表面工程的優勢,彌補甚至消除各自的局限性,展示了很大的潛力。
4、可以引入近代計算機、機器人等高技術裝備,使激光束的產生及操縱信息化、智能化。例如,已推出的可實現復雜形狀立體工件的多種類表面工程的五軸聯動激光柔性加工中心,它作為一種新型的光、機、電一體化的工作母機,顯示了很大的市場競爭能力。
5、產生激光束的裝置無論品種還是效率都有很大的發展潛力。例如,工業激光裝置已從常用的波長為10.6μm的C02激光器發展到輸出波長更短(1.06μm)的高功率Nd:YAG激光器,以及波長更短、模式更適合激光表面改性的且可用光纖傳輸的大功率半導體和光纖激光器,還有與當今電子工業及微電子工業使用的大部分材料都能很好藕合的308nm波長的準分子(XeCI)激光器,CO:激光器的輸出功率也已從千瓦級發展到萬瓦級甚至更高。這預示著一些新的激光表面工程技術即將誕生。
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