激光表面改性的发展趋势

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激光技术在材料表面处理中的应用

激光技术在材料表面处理中的应用随着科学技术的发展，激光技术已经成为现代产业化生产和科学研究领域中不可或缺的一种重要手段。

作为一种高能量密度的光束，激光的应用领域十分广泛，从原子物理到生物医学，都有激光的身影。

在材料领域，激光技术也具有独特的优势，特别是在材料表面处理中的应用，可以帮助优化材料表面性能并提高材料的使用寿命。

一、激光技术在表面改性中的基本原理激光技术在材料表面处理中的应用，主要是通过激光与材料表面的相互作用来实现的，其基本原理是激光的高能量密度可以激发材料表面的原子和分子，使其发生化学、物理、热力学等方面的变化。

具体地说，可以通过以下几种方式实现材料表面改性：1. 激光熔覆（Laser cladding）：激光对工件表面进行扫描，使其局部区域的温度升高，材料表面开始熔化，在划定的熔化区域内加入合适的材料粉末，激光和粉末共同作用下，在工件表面形成一层新材料，使其表面性能发生变化。

2. 激光表面取样（Laser surface modification）：激光瞄准材料表面，通过光热相互作用，使表面材料脱除一层钝化层，进而暴露出活性原子，修改表面化学性质并增加表面粗糙度和表面活性，从而提升材料的附着性、耐磨性和耐腐蚀性等表面性能。

3. 激光刻蚀（Laser etching）：激光在材料表面划出图案、文字或图像，因为激光线的有效能量密度特别高，在表面材料上形成一定的切迹，从而实现表面形貌、颜色的微细调整。

特别是在制造微电子领域，激光刻蚀技术具有广泛应用。

到这里，读者应该对激光技术在材料表面处理中的基本原理和方式有了大概的了解。

下面，我们来说说激光技术在材料表面处理中的具体应用。

二、激光技术在材料表面处理中的应用实例（1）激光表面取样改性激光表面取样改性是通过激光加热局部区域，使其超过材料的熔点，从而使材料表面瞬间升温，并脱除表面氧化层，从而获得更好的表面附着性能和低粘附性。

例如，有研究发现，对于钢材，在激光处理后的表面粗糙度显著增加，疏水性油(切削液)的接触角也大幅度提高。

激光熔覆技术的发展前景

激光熔覆技术的发展前景1. 引言1.1 激光熔覆技术的定义激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，通过利用激光熔化金属粉末或线材，将其喷涂到基体表面上，在瞬间完成熔化和固化的过程，形成具有优良性能的涂层。

激光熔覆技术可以实现高温高速熔化金属材料的定位点熔合，并能够在不影响基体材料性能的情况下，显著提高其表面性能和使用寿命。

通过激光熔覆技术，可以实现对各类金属、合金、陶瓷等材料表面的精确处理和修复，具有广阔的应用前景。

在工业制造领域，激光熔覆技术已经被广泛应用于航空航天、汽车制造、石油化工、模具制造等诸多领域。

其优点包括高效率、高精度、可控性强等，使得其在材料表面处理和修复中得到了广泛认可。

随着激光技术和材料科学的不断发展，激光熔覆技术将会在未来得到更广泛的应用和发展。

1.2 研究背景激光熔覆技术是近年来备受研究关注的一项先进技术，其应用领域越来越广泛。

在当今社会，高效、精密、绿色的制造工艺需求日益增长，而激光熔覆技术正是符合这一需求的先进技术之一。

激光熔覆技术通过利用激光束在材料表面进行高温熔化，并将添加材料喷洒到工件表面形成涂层，从而实现对材料表面的改性和修复。

该技术具有精度高、热影响区小、成形自由度大等优点，为材料加工和制造业带来了革命性的变革。

在当前科技进步和工业发展的大背景下，激光熔覆技术得到了广泛的研究和应用。

随着人们对材料表面性能要求的不断提高，激光熔覆技术已成为一种不可或缺的表面处理和修复工艺。

在制造业领域，激光熔覆技术开启了全新的制造范式，使得传统的加工方法逐渐被取代。

深入研究激光熔覆技术的原理与特点，探索其在材料表面处理和制造业中的应用，对于推动我国制造业的发展具有重要的意义。

2. 正文2.1 激光熔覆技术的原理与特点激光熔覆技术是一种利用激光束对材料表面进行加热，然后与添加剂进行熔化混合，最终形成具有特定性能的涂层的技术。

其原理主要是利用激光束的高能量密度，使加热区域迅速升温，达到熔化温度并与添加剂反应。

(完整版)激光表面改性技术

1.什么是激光表面改性技术？
一般原理激光与材料表面相互作用过程
一般原理
激光表面改性技术是采用高功率密度的激光器，利用光学聚焦透镜将激光束聚焦，从而获得很高的激光功率密度和温度。以非接触的方式，照射到材料表面，使金属材料表面在瞬间（毫秒甚至微秒级）被加热或熔化后，借助于材料表面自身传导快速冷却。在激光束与材料表面相互作用的过程中，通过热效应及化学反应等方式，改变材料表面的组织结构、物理性能、化学成分、应力状态等，从而改善材料表面性能（如耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性和抗疲劳性等）的工艺方法。
b 优点： ①一般不添加合金元素。 ②熔凝层与材料基体是天然的冶金结合。 ③在熔凝过程中，可以排除杂质和气体。 ④同时极冷重结晶获得的组织具有较高的硬度、
耐磨性、抗蚀性
c 用
a 原理：指利用高能量密度、短脉冲激光扫描材料表面，由于材料吸热后升华气化而急速膨胀甚至等离子体化，并引起爆炸波以及在表面产生冲击波，从而使材料表面强化的技术。在激光与材料相互作用的过程中，由于高压冲击应力波的产生，使材料表面产生塑性变形，形成大量的高密度位错和残余压力，从而可大幅度提高材料表面的硬度和抗疲劳性。
效率加工。 ③ 激光表面处理技术改性机理还不完善，温度场的测定还
不够精确，激光表面处理加工过程中的热应力、热应变和加工后的残留应力问题没有很好理论解释。 ④激光表面处理工艺参数、材料性能以及表面状况（如吸光率）等处理后表层性能的影响研究不完善。 ⑤ 设备昂贵，一次性投入高。
（2）前景
① 利用激光表面处理技术，在一些表面性能差和价格便宜的基体金属表面获得合金层，用以取代昂贵的整体合金，节约贵金属和材料，使廉价材料获得应用，从而大幅度降低成本。
总之：激光表面改性技术在改善和强化材料表面性能，提高材料的使用寿命方面具有突出的优越性。

激光表面改性技术发展现状讲解

20世纪60年代开始研究
激光表面改性技术应用发展
• 激光气相沉积 •制造或改性高质量精密零件
Step 3 • 冲击硬化 Step 2
•铝合金提高强度、硬度、疲劳寿命 • 激光熔覆、熔覆粉末
Step 1
•排气管密封面、发动机高压叶片、纳米涂层 • 激光相变、激光熔凝硬化 •应用于汽车零件
激光表面改性技术基材应用
1、黑色金属基材：碳钢、不锈钢、模具钢、高速钢等 2、钛合金基材 1）表面利用激光合金化和激光熔覆制备Ti2Al金属间化合物改性涂层，提高高温抗氧化性 2）在钛合金生物材料表面熔覆生物活性涂层 3、镁合金基材采用激光熔覆、合金化、熔凝等提高镁合金耐腐蚀、耐磨性能 4、铝合金基材激光冲击强化改善飞机结构中紧固件周围疲劳性能，6.5mm板材的裂
2、激光表面改性可以应用于黑色金属、有色金属等绝
大部分的金属材料 3、激光器从第一代的YAG、CO2激光器发展到第二代
的半导体激光器，再到第三代的光纤激光器。
作业思考题
1、目前，激光熔覆表面改性技术可应用于哪些基材？ 2、用于激光表面改性的激光器经历了哪三代发展历程？
激光表面改性技术发展现状
课程：激光表面改性技术
主讲教师：林继兴
教学目标通过本次课程的学习，了解激光表面改性技术国内外发展现状。
激光表面改性技术发展现状
更高功率（万瓦级）、高效率（光电效率60%以上）激光器研制近10年，工业型大功率半导体激光器研制成功广泛应用于汽车、航空航天 1974年第一个激光熔覆专利美国通用汽车建激光相变硬化、熔凝硬化生产线 20世纪70年代研制出大功率激光器开始实际应用
纹扩展试样高频疲劳寿命提高100倍左右
激光表面改性技术激光器发展

激光加工发展的趋势

激光加工发展的趋势
激光加工是一种高精度、高效率的加工方式，在各个领域都有广泛的应用。

未来激光加工的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 高功率激光技术：随着激光器技术的不断发展，高功率激光器的应用越来越广泛。

高功率激光器可以提供更强的能量密度，使得激光加工的速度更快、效率更高，适用于加工更大尺寸、更高强度材料。

2. 光纤激光技术：光纤激光器由于其小巧、灵活、易于集成等特点，在激光加工领域得到了广泛应用。

未来光纤激光技术将继续进一步发展，提高功率、提高光束质量，以满足越来越高的加工要求。

3. 聚焦技术：激光加工的关键在于对激光光束的精确控制和聚焦。

未来将继续改进聚焦技术，提高光束质量，实现更精确、更高效的加工。

4. 激光微加工技术：激光微加工是将激光技术应用于微米尺度的加工领域，可以实现微米级的精确控制和加工。

未来激光微加工技术将进一步发展，应用于微电子、生物医学等领域。

5. 激光成形技术：激光成形技术是一种将激光器作为热源，通过加热、冷却等方式来实现材料的变形和成型。

未来激光成形技术将进一步发展，应用于快速制造、复杂结构等领域。

总体来说，未来激光加工技术将朝着高功率、高效率、高精度、高集成度的方向发展，并在各个领域得到更广泛的应用。

激光机作业中的激光清洗与表面处理技术

激光机作业中的激光清洗与表面处理技术激光清洗与表面处理技术，作为现代激光机作业中的重要组成部分，已经在多个领域得到广泛应用。

激光清洗技术利用激光束的高浓度能量，以非接触方式清除表面的污垢和涂层，具有高效、无损伤和环保等优点。

而激光表面处理技术则可通过调节激光束的参数，实现对材料表面的改性和功能化。

本文将从激光清洗和激光表面处理两个方面介绍其原理、应用以及未来发展方向。

一、激光清洗技术激光清洗技术是利用激光束的高能量密度，将污垢或涂层表面加热瞬间蒸发或熔化，实现无接触地去除。

相比传统清洗方法，激光清洗具有以下优势：1. 高效能：激光束能量密度高，可以快速实现表面清洗，提高作业效率。

2. 无损伤：激光清洗过程中不会对物体表面造成磨损或刮伤，保持材料的原有性能。

3. 环保节能：激光清洗无需使用化学清洗剂，减少了对环境的污染，并且节约了能源资源。

激光清洗技术在多个领域得到了应用，如汽车维修领域中的发动机零件清洗、电子设备制造中的PCB板清洗以及文物保护中的古籍清洗等。

随着激光技术的不断提升和创新，激光清洗技术的应用领域还将进一步扩展。

二、激光表面处理技术激光表面处理技术是指利用激光束对材料表面进行能量输入，实现表面的改性和功能化。

通过调节激光束的参数（能量、功率、波长等），可以实现表面的熔化、蒸发、热化学反应等效应，从而改善材料的性能和功能。

激光表面处理技术的主要应用包括：1. 材料表面改性：激光束的能量输入可以改变材料表面的组织结构，提高材料的硬度、耐磨性等性能。

2. 表面合金化：通过激光加热，将外加的合金元素与基体材料进行熔合，形成硬度高、耐腐蚀的合金表面。

3. 表面纳米结构形成：激光可在材料表面形成纳米颗粒或纳米结构，改变表面的光学特性、润湿性等。

激光表面处理技术的应用领域广泛，如航空航天领域中的发动机叶片涂层、光学玻璃表面处理、生物医学材料的改性等。

随着激光技术的不断发展，激光表面处理技术将进一步加强材料与激光的相互作用，探索更多新的应用领域。

新型激光加工技术研究与应用展望

新型激光加工技术研究与应用展望激光加工是一种利用激光束对材料进行加工的技术。

激光加工技术已经广泛应用于不同领域，例如汽车工业，微电子学，医学和航空航天等。

新型激光加工技术研究和应用的发展趋势是探究如何提高精度和效率，减少加工变形和损伤等问题。

本文将分析新型激光加工技术的研究和发展，以及它们在不同领域的应用展望。

一、激光成形技术激光成形技术可以通过激光束在材料表面熔化和烧蚀，使它进一步固化和成型。

这种技术可以有效地减少加工和后处理时间，同时提高精度和制造质量。

激光成形技术已经广泛应用于航空航天、能源和制造业等领域。

实验研究表明，激光成形技术可以制造出复杂的3D形状，如零件、模具、螺栓等。

二、激光微纳加工技术激光微纳加工技术是通过控制激光束的位置和强度，进行微米或纳米尺度的加工。

激光微纳加工技术可以实现高精度、高速和无损的加工效果，并且可以应用于制造微型元件、表面处理和纳米结构制造等领域。

例如，激光微纳加工技术已经应用于微电子学中的CMOS器件制造、纳米光电和MEMS制造等领域。

虽然激光微纳加工技术中存在一些难点问题，例如加工精度和加工速度等，但是未来将进一步提高技术的可靠性和应用性。

三、激光表面改性技术激光表面改性技术是将激光束聚焦在材料表面，通过在表面形成不同的熔化、汽化和重熔化区，从而改变材料的表面性质。

这种技术可以有效地提高材料的耐蚀性、防护性、引燃性和磨损性能。

激光表面改性技术已经广泛应用于航空航天、电子、机械制造和医疗器械等领域。

例如，激光表面改性可以使机械零件具有更好的磨损和腐蚀性能，从而延长零件的使用寿命。

未来，激光表面改性技术将进一步优化材料表面结构和性能，以满足不同领域的需要。

四、激光增材制造技术激光增材制造技术是一种通过控制激光束来进行立体加工的制造技术。

这种技术可以通过不断添加材料层，形成复杂的三维物体。

激光增材制造技术已经应用于航空航天、医疗器械、能源和制造业等领域。

例如，激光增材制造技术可以制造出各种复杂的结构件，如发动机叶片、立体模型和骨骼支撑器等。

激光表面改性技术

1激光表面改性技术发展历程激光的发明及应用是20世纪对人类文明及社会进步影响最深远的重大科技成果之一，激光技术在材料科学及制造科学中的应用，大大促进了材料科学与工程及先进制造技术的发展激光表面改性是运用高能激光束对工件表面进行改变性能的技术，具有许多独有的特点。

从20世纪60年代激光问世以来，激光技术作为一门崭新的高新技术，几乎在各行各业都获得了重要的应用。

20世纪70年代中期大功率激光器的出现，使激光绿色再制造技术不仅在研究和开发方面得到迅速发展，在工业应用方面也取得了长足进步。

经过30年的迅猛发展，激光绿色再制造技术已在汽车、冶金、纺织等行业得到成功的应用，获得了良好的社会效益和经济效益。

激光技术在我国经过30多年的发展，取得了上千项科技成果，许多已用于生产实践，激光加工设备产量平均每年以20％的速度增长，为传统产业的技术改造、提高产品质量解决了许多问题，如激光毛化纤技术正在宝钢、本钢等大型钢厂推广，将改变我国汽车覆盖件的钢板完全依赖进口的状态，激光标记机与激光焊接机的质量、功能、价格符合国内目前市场的需求，市场占有率达90％以上。

激光具有四大特性:高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。

激光的能最密度高（可达104-108 M/cm2)，作用于工件表面时形成局部高温，基体的加热速度和冷却速度极快，般可达104-108 ℃/S。

与传统的热加工技术相比，激光加工对基体的热影响区小得多，因此工件一般不产生热变形或变形量极小。

此外，由于激光加工是光子与材料相互接触，故而对环境的污染小，是名副其实的绿色加工技术。

进行激光表面改性处理的目的是为了制取与基体性能有较大差异的改性层，它包括激光淬火、激光表面合金化、激光熔覆等技术。

激光淬火是运用高能激光束对工件以定速度进行扫描，使工件在激光照射下瞬间达到相变点以上高温，然后以极高的速度冷却，达到表面淬火的效果。

激光表面合金化是添加某一种或几种合金元素在基体表面，在激光束的照射下形成熔池，并与基体材料发生冶金反应，获得含基体元素和添加元素的合余改性层。

激光表面改性技术

（5）激光表面合金化
a 原理：利用高能密度的大功率激光束将基底材料局部区域表面加热到一定固态温度或形成一层薄的熔区，通过扩散或添加合金元素或化学反应，改变表面化学成分以改善材料表面的性能。 b 优点：①可利用气体或液体材料作为合金元素 ②合金化层组织小，结构致密，气孔率低 ③无需以工件作为电极传导，粉末材料和基体材料使用面广 ④ 热影响区小，工件变形小 c 用途：常用于在磨损、腐蚀、高温氧化等工作条件下的工件表面强化，以及修复磨损件。
（4）激光冲击强化
a 原理：指利用高能量密度、短脉冲激光扫描材料表面，由于材料吸热后升华气化而急速膨胀甚至等离子体化，并引起爆炸波以及在表面产生冲击波，从而使材料表面强化的技术。在激光与材料相互作用的过程中，由于高压冲击应力波的产生，使材料表面产生塑性变形，形成大量的高密度位错和残余压力，从而可大幅度提高材料表面的硬度和抗疲劳性。 b 优点：①可在空气中进行，对基体材料不产生畸变。 ②可冲击强化精加工工件的曲面（如齿轮、轴承等） c 用途：提高材料抗疲劳寿命
总之：激光表面改性技术在改善和强化材料表面性能，提高材料的使用寿命方面具有突出的优越性。
3.激光表面改性技术的分类
激光熔覆、激光淬火、激光表面熔凝、激光表面冲击强化、激光表面合金化
（1）激光熔覆（亦称为激光包覆，或者激光熔敷）
a 原理：通过在基体材料（基材）表面添加一层熔覆材料，再利用高能密度的激光束对其表面辐射加热，使基材表面薄层和熔覆材料发生熔化，由于材料自身热传导作用，被辐射后的材料表面迅速冷却温度降低，并快速凝固形成一层与其为冶金结合的填料熔覆层。 b 方法：一步法（同步送料法）和预置法（P5 –P6） c 优点：①涂层与基材集合好，熔覆组织致密。 ②降低材料成本，降低能源消耗，节约贵重稀有金属。 d 用途：材料表面改善和修复

激光熔覆技术研究现状及发展趋势

激光熔覆技术研究现状及发展趋势介绍了激光熔覆的技术特点，综述了国内外激光熔覆技术的研究现状，并阐述了激光熔覆技术的发展趋势，最后总结了激光熔覆技术亟待解决的几个问题和发展对策。

标签：激光熔覆；发展趋势；研究现状；发展对策0引言近些年来，随着科学技术的大力发展，激光熔覆技术因其在零件材料表面改变性能中的突出优点而获得了国内外大多学者的广泛关注和研究，陆续已经进入到工业生产领域。

激光熔覆技术是指利用激光束为热源，将其合金粉末熔化，在零件材料基体合金表面形成一种冶金结合表面的涂层[1]。

激光熔覆技术作为零件材料表面改性技术的一种非常有效的手段，可以有效改善金属材料表面的硬度、耐磨性、强度、抗高温氧化性和耐腐蚀等性能，与其他表面处理技术相比较，激光熔覆技术具有很多优点，例如熔覆热能影响区域较小，加工工件的变形小，加工工艺易于实现自动化控制等，激光熔覆按涂层材料的添加方式，可以分为同步式和预置式，同步式是将涂覆合金粉末直接喷在受激光辐照的合金熔池内直接成型，预置式是将要涂覆的合金材料通过喷涂或粘结等方法预置于材料基体合金表面，然后用激光束进行辐照，后者操作简单，但对于预涂层粉末的厚度，粘结剂的要求较高，后者熔覆层质量更好，生产效率更高，同时对于送粉设备以及预涂层粉末要求也比较高。

1国内外研究现状激光熔覆技术的实验研究开始于20世纪70年代中期，研究初期对激光熔覆技术的研究主要在于熔覆工艺，熔覆层的性能，熔覆层的微观组织结构以及激光熔覆工艺应用等方面的研究、当代激光熔覆技术主要集中在激光熔覆机的研制、激光熔覆材料的研制、激光熔覆模型和基础理论、激光熔覆过程检测与控制、激光熔覆送粉系统的研制、基于激光熔覆的快速成形与制造技术等领域的研究[2]。

1.1国外激光熔覆技术的发展现状。

国外对激光熔覆技术的研究始于上世纪80年代，比我们国家早二十年左右的时间，国外的研究主要集中在以下三个地区：欧洲（德国、荷兰、法国、英国、芬兰、、葡萄牙、瑞典）北美（美国）和亚洲（日本、澳大利亚、新加坡）[3]。

激光表面改性技术的研究与其应用

激光表面改性技术的研究与其应用激光表面改性技术的研究与应用摘要：激光本身具有很大的发展潜力，产生激光束的装置在品种和效率上都有很大的发展潜力。

利用激光表面改性技术能使低等级材料实现高性能表层改性，达到零件低成本与工作表面高性能的最佳结合，为解决整体强化和其它表面强化手段难以克服的矛盾带来了可能性，对重要构件材质与性能的选择匹配、设计、制造产生重要的有利影响，甚至可能导致设计和制造工艺的某些根本性变革。

本文从激光表面改性的技术特点及先进制造业的发展需求岀发，论述了激光表面改性技术的特点及其在半导体表面改性、智能制造及柔性加工等领域的研究与应用。

关键词：激光表面改性；激光熔覆；激光表面相变硬化；复合处理；柔性制造激光表面改性技术是材料表面工程技术最新发展的领域之一。

这项技术主要包括激光表面相变硬化、激光熔覆、激光合金化、激光熔凝、激光冲击硬化、激光非晶化及微精化等多种工艺。

其中，激光相变硬化和激光熔覆是目前国内外研究和应用最多的两种工艺。

激光表面相变硬化：与传统热处理工艺相比，激光表面相变硬化具有淬硬层组织细化、硬度高、变形小、淬硬层深精确可控、无须淬火介质等优点，可对碳钢、合金钢、铸铁、钛合金、铝合金、镁合金等材料所制备的零件表面进行硬化处理。

激光熔覆:是指以不同的添料方式在被熔覆基体表面上放置被选择的涂层材料经激光幅照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基材表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法。

与堆焊、喷涂、电镀和气相沉积相比，激光熔覆具有稀释度小、组织致密、涂层与基体结合好、适合熔覆材料多、粒度及含量变化大等特点。

1、激光表面改性的技术特点激光表面改性是当前材料工程学科的重要方向之一，被誉为光加工时代的一个标志性技术，各国(尤其是发达国家)均予以重点发展。

其高效率、髙效益、高增长及低消耗、无污染的特点，符合材料加工的发展需要。

激光表面改性技术研究

激光表面改性技术研究随着现代科技的不断发展，激光技术在工业、医疗、军事等各个领域得到了广泛应用。

激光表面改性技术是其中的一种新兴技术，它可以通过激光对材料的表面进行加工和改性，从而提高材料的性能和特性。

本文将对激光表面改性技术的研究现状、应用及其未来发展进行探讨。

一、激光表面改性技术的原理激光表面改性技术是利用激光在材料表面产生的热效应、化学反应和物理效应对材料表面进行加工和改性的一种高新技术。

1.热效应激光束的高能量密度可以使材料表面迅速升温并融化或气化，从而实现表面修剪和改性。

在此基础上，可以产生许多有用的效应，例如表面电子激发、氧化反应、合金化反应等。

2.物理效应激光照射材料表面时，由于高能激光束的准直性和强度的原因，可以产生一系列的物理效应，如爆轰、蒸汽爆破、等离子体、激光冲击波等，这些效应可以有效地改变材料表面的形貌和组织结构。

3.化学效应激光束在材料表面照射时，还可以通过光化学反应、光解反应、化学吸附等途径，改变材料表面的化学组成和性质，从而改善材料的结构和性能。

二、激光表面改性技术的应用激光表面改性技术在工业和科研领域中应用广泛。

以下是几个典型的应用案例。

1.金属表面改性激光照射金属表面可以使其表面硬度、耐磨性、腐蚀抗性得到大幅度提高，从而改善机械性能和延长使用寿命。

同时，激光照射还可以在金属表面产生微观结构和扭曲形状，从而改变其光学、电子、磁性等特性，扩展其用途。

2.聚合物表面改性激光照射聚合物表面可以使聚合物表面变为亲水性，同时也产生微结构，改善了聚合物表面的摩擦性、润湿性以及生物相容性，被广泛用于生物医疗、纳米光电等领域。

3.半导体表面改性激光照射半导体表面可以在其表面产生微观结构或者缺陷，从而改变半导体的电子性质和光学特性。

这个技术被广泛应用于半导体器件制造过程中，提高器件性能和可靠性。

三、激光表面改性技术的未来发展目前，激光表面改性技术还处于发展的初期阶段。

未来发展趋势以以下几个方面为主。

激光表面改性技术——激光毛化技术讲解

2014项目申请表主要性能、特点、应用范围及市场前景：一、主要性能、特点激光毛化技术（Laser Texturing或Laser Surface Texturing，LT、LST）是将经过特殊调制的高能量密度脉冲激光束聚焦后照射到材料表面，材料吸收激光能量后温度升高，并产生熔化、气化形成光致等离子体等阶段。

使材料在表面一个微小区域内熔化，形成熔池。

在表面张力或辅助气体的作用下，熔池会发生变形。

当光束停止照射时，由于快速的热传导，熔池会很快凝固，这样就会形成一个边缘微凸的毛化坑，如果需要还可以将一定成分的辅助气体吹向熔池，以得到特定形貌的毛化坑。

通过控制激光束和材料的相对运动，就可以在材料表面形成一系列均匀分布的毛化坑。

材料表面的激光毛化过程中的组织变化，相当于是一次快速激光淬火，即相变硬化过程，可以提高被加工材料（如轧辊等）的表面硬度及耐磨性，从而提高其使用寿命。

与传统的喷丸毛化处理及电火花毛化处理技术相比，激光毛化技术具有如下特点：1.可控性高，通过控制激光毛化过程及辅助气体量的大小，在材料表面可以得到任意的毛化形貌及粗糙度；2.环境友好，毛化过程中，不产生任何对环境有害的物质；3.毛化表面的性能可控，可通过改变激光毛化的气体氛围或通过在需毛化的材料表面预铺设相应的材料，在毛化过程中，调控毛化层组织，实现毛化层所需的性能要求；4.工艺流程简约，激光毛化对材料表面要求较低，无需预处理；5.加工速度快，性价比高；6.加工材料不受限制，激光毛化技术是利用激光热效应的原理，可在任意金属及非金属表面实现毛化处理；7.克服毛化过程中出现的划痕、边浪。

二、应用范围及市场前景在工业生产微细化、精密化、智能化、自动化的快速发展的今天，涉及了光学、摩擦学、生物医学、材料学、流体动力学等，具有高可控性、高效率、高性能、高性价比、高附加值和环境友好特性的激光毛化技术，适用于任意材料的表面毛化处理领域，如钢铁轧板及轧辊的表面毛化，具有极好的市场及发展前景。

激光熔覆技术

激光熔覆的两大主要作用
国外研究现状
• 国外对激光熔覆加工始于上世纪80年代，比我国早十年左右的时间，国外的研究主要集中在下面三个地区： 1）欧洲（德国、英国、芬兰、法国、瑞典、葡萄牙） 2）北美（美国） 3）亚洲（日本、澳大利亚、新加坡）
国内研究现状
4.在激光熔覆过程中，添加某种金属元素，对特定合金组织形成的影响。 5.扫描速度对熔覆层硬度和厚度的影响。 6.激光熔覆制备金属基复合涂层以提高机械性能。 7.Mg表面熔覆金属材料涂层的机械性能。 8.激光熔覆设备的研究。
激光熔覆设备
激光熔覆工艺
• 激光熔覆按熔覆材料的供给方式大概可分为两大类，即预置式激光熔覆和同步式激光熔覆。 • 预置式激光熔覆是将熔覆材料事先置于基材表面的熔覆部位，然后采用激光束辐照扫描熔化，
熔覆材料以粉、丝、板的形式加入，其中以粉末的形式最为常用。 • 同步式激光熔覆则是将熔覆材料直接送入激光束中，使供料和熔覆同时完成。熔覆材料主要
参考文献
• 杨宁; 杨帆.激光熔覆技术的发展现状及应用 .热加工工艺 .2011-04-25 • 王东生; 田宗军; 沈理达; 黄因慧.激光熔覆技术研究现状及其发展 .应用激光.2012-12-15 • 张坚; 吴文妮; 赵龙志.激光熔覆研究现状及发展趋势 .热加工工艺 .2013-03-25 • 王斌修; 李成彪.激光熔覆技术研究现状及展望 .机床与液压 .2013-04-15 • 贺长林; 陈少克; 周中河; 陈琼雁; 舒俊.激光熔覆金属基碳化钛强化涂层的研究现状及应用前
• 成本的节约例如：1.如果一个工件需要得到钛的性能，但是用钛合金材料制造整个工件成本又太高，有了激光熔覆就可以把钢作为工件的材料，然后再工件上熔覆一层钛合金，这样就既节约了成本又使工件具有钛的性能。 2.在电触头行业，在铜基体上激光熔覆厚度小于0.02mm粉末银涂层代替对人体有害的电镀工艺，减少对贵重金属的浪费，生产效率大大提高。

热加工中的激光表面改性技术

热加工中的激光表面改性技术激光表面改性技术在热加工中的应用随着科技的不断发展，激光技术作为一种先进的加工技术，已经被广泛的应用在各个领域。

在热加工过程中，激光表面改性技术的出现，突破了传统工艺的限制，使得加工效果更加精确、快速和高效。

本文从激光表面改性技术的原理、工艺流程和应用领域等方面对该技术进行了深入的探讨，以期为读者提供更为全面的了解和认识。

一、技术原理激光表面改性技术可以改变物体的表面性质，使其具备新的特性。

通过激光的高温效应，使工件表面部分区域受到熔化或蒸发，而且由于激光束具备聚焦作用，从而产生高温梯度，使得表面被改性材料的热影响区产生新的结构和组织。

这样，就可以实现对材料的表面加工和改性，从而使材料具有更高的性能和可靠性。

二、工艺流程激光表面改性技术的工艺流程一般可以分为三个步骤：预处理、激光加工和后处理。

在预处理阶段中，需要对待加工的工件进行清洗、去除氧化层等处理；在激光加工阶段中，通过激光束对物体进行熔化、氧化、退火等改性处理；在后处理阶段中，需要对加工好的工件进行抛光、清洁和干燥等处理，以达到更好的表面质量。

三、应用领域激光表面改性技术可以应用在各个领域中，如航空、航天、汽车、电子等行业。

在航空领域中，通过激光表面改性技术，可以降低飞行器前部的雷达反射率，从而提高其隐身性能；在航天领域中，可以通过激光表面改性技术对航天器表面进行涂层处理，从而保护器件免受高能辐射和抗热性能的影响；在汽车领域中，可以通过激光表面改性技术对车身表面进行改性处理，从而更好地保护并提高车辆的安全性和使用寿命；在电子领域中，可以通过激光表面改性技术对半导体和电子器件表面进行加工处理，从而提高器件的性能和稳定性。

四、技术发展趋势激光表面改性技术近年来已经得到了广泛的应用和推广，随着技术的不断发展和完善，该技术的应用前景将更加广阔。

未来，激光表面改性技术的主要发展方向将包括以下几个方面：1、激光加工的精度和速度将更高：随着激光技术的不断发展，加工专用激光器的不断涌现，激光加工的加工精度和加工速度将会有更高得到提升。

高分子材料基于激光退火技术的表面改性研究

高分子材料基于激光退火技术的表面改性研究高分子材料是当今工业制造中不可或缺的关键材料之一。

然而，由于材料的特性限制，高分子材料的应用面临着一定的局限性。

其中一个重要的限制就是其表面性质的不稳定性以及易损性。

为了解决这一问题，研究人员开始使用激光退火技术对高分子材料进行表面改性。

本文将介绍这一研究领域的最新进展。

一、激光退火技术概述激光退火技术是一种非常有用的材料表面改性技术。

这种技术通过激光束的照射，将材料表面加热到高温，然后再快速冷却的方式来改变材料的结构和性质。

这个过程能够去除材料表面的缺陷，提高其硬度、耐磨性和抗氧化性。

在对高分子材料进行激光退火时，激光束照射后材料表面会变为非晶态或者单晶态。

这种状态下，材料的性质会发生改变，如表面变得更加光滑、紧密和坚硬。

二、高分子材料改性的实验研究1.改善黏附性能有研究表明，将激光退火技术应用到高分子材料表面，能够大大改善其黏附性能。

实验中，研究人员对聚酯纤维进行激光退火处理后，发现材料表面形成了小孔和凹槽，这些微观结构的形成促进了化学反应的进行。

由此，表面覆盖层与基体之间的化学键数目明显增加。

这种结构变化带来了化学相互作用和物理交互作用，使得聚酯纤维在使用过程中更加耐磨和耐腐蚀。

2.改善透明度透明高分子材料具有广泛的应用前景，但是这类材料通常因为裂纹和雾化而降低了透明度。

近期研究指出，在表面分子膜系数中激光退火技术的应用能够提高材料表面的运动性能，并减少表面缺陷以及材料内部的微观结构度。

如对于聚碳酸酯薄膜的改性表现出激光退火处理后评估，发现其内部分子结构更加紧密和有序，电子显微镜下，光通过的格子数目更少。

同时，材料表面产生的小孔和凹槽也被填充，表面变得更加光滑，从而提高了其透明度。

三、未来展望高分子材料经过激光退火处理后，其表面性质得到了诸多的改善，包括黏附性能、硬度以及透明度等等。

这为高分子材料的工业应用提供了新的可能。

通过进一步的实验研究，有望将激光退火技术用于更多的材料表面改性。

激光照射对纳米材料增强的研究

激光照射对纳米材料增强的研究随着纳米科技的发展，纳米材料的制备和应用逐渐成为研究的热点。

纳米材料具有独特的物理、化学和生物学性质，广泛应用于生物医学、电子学、光电子学、催化等领域。

然而，随着纳米材料的尺寸越来越小，表面积也相应增大，表面缺陷、晶界和杂质等问题也随之增多，导致材料在性能上存在一定的局限性。

因此，如何改善纳米材料性能，是当前纳米材料研究的重点和难点之一。

近年来，研究人员发现，激光照射是一种有效的方法，可以对纳米材料进行表面修饰和结构调控，从而实现对性能的增强。

这种方法被称为“激光表面改性技术”，是将激光束聚焦在材料表面，通过光热效应产生的微观结构拓扑和化学反应改变材料的表面形态和结构。

激光照射的优势在于其在光束的瞬间能量密度较大，反应过程快速，能够较好地控制材料表面形态和结构，实现精细的加工。

此外，由于激光的高单色性、高近似平行性和高亮度等特点，可以将激光束聚焦到亚微米甚至纳米尺度，实现微观加工。

这些特点使得激光表面改性技术在纳米材料研究中受到了广泛的关注。

一、激光表面改性技术的原理激光表面改性技术是通过控制激光束的能量密度和时间，将激光束聚焦在材料表面上，产生微观结构拓扑和化学反应，从而改变材料的表面形态和结构，实现性能的增强。

根据激光的能量密度和时间，可以分为直接激光加工和间接激光加工两种方式。

直接激光加工是将激光束聚焦在材料表面上，直接烧蚀、蒸发或者烧结材料的表面，形成微观结构。

这种方式下，材料表面因为持续的灼热和热应力，形成了微观结构拓扑和化学反应，从而改变了材料的表面形态和结构。

间接激光加工是将激光束射入材料表面下层，产生的对材料表面的压力波和热波，通过调控激光的能量密度和时间，可以实现材料表面的微观结构拓扑和化学反应。

相比于直接激光加工，间接激光加工的优势在于能够更好地控制材料的加工深度和表面形态。

二、激光表面改性技术在纳米材料研究中的应用1. 纳米金属材料的增强针对纳米金属材料强化问题，研究人员通过激光照射的方法进行了表面处理，通过形成多孔结构，提高金属材料的比表面积和热稳定性，从而实现对纳米金属材料性能的增强。

生物材料表面的改性和调控

生物材料表面的改性和调控在当今科技快速发展的时代，生物材料的表面改性和调控已引起了越来越多的关注。

面对医疗、食品、化妆品、纺织品等多个领域的应用需求，各类生物材料的表面改性和调控已成为研究的热点之一。

本文将从表面改性和调控的概念和方法、相关应用以及发展趋势等方面进行探讨。

一、生物材料表面改性和调控的概念和方法表面改性和调控是指通过对生物材料表面的材料、结构等进行改变，以达到改善功能和性能的目的。

表面改性和调控通常需要通过化学、物理等多种方法来实现。

其中一些常用的方法包括：化学修饰、物理蒸发、离子注入、电弧离子镀膜、激光加工等。

化学修饰是通过在生物材料表面覆盖一层化学分子，从而改变原有的表面性质，比如增加亲水性或疏水性。

而物理蒸发则是通过蒸发沉积制备生物材料表面上的一层薄膜。

离子注入则是将特定离子注入到生物材料表面，使其产生化学、物理性质上的改变。

电弧离子镀膜则是通过将金属亚微米级颗粒沉积在生物材料表面上，从而增加其硬度和导电性。

激光加工则是利用激光束对生物材料表面进行局部加热和加工，从而形成一定的结构。

二、相关应用生物材料表面的改性和调控可以在多个领域中得到应用，其中一些典型的应用包括：1. 医疗领域：生物材料的表面改性和调控能够增强其对细胞的黏附和生长，并且可以减少材料在体内引起的免疫反应。

因此，它可以应用于医疗领域的诸多方面，如仿生组织工程、医用支架等。

2. 食品领域：生物材料表面的改性及调控可用于改善膳食纤维等添加剂的质量和效果。

通过对生物材料表面材料和结构进行调整，可以改变其在食品制造上的性能和效果。

3. 纺织领域：生物材料表面的改性和调控可以在纺织产品中起到很好的效果，如使产品抗菌、耐磨、耐撕裂等。

此外，它还能降低生物材料的温敏性，提高其耐水性、耐热性等。

三、发展趋势未来，生物材料表面改性和调控的应用潜力将会越来越大。

不断增强的应用需求和技术能力，将在一定程度上推动其发展。

这也为相关领域带来了更多的创新机会。