表面工程学 PPT课件
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表面工程学--涂装技术ppt课件
➢ 第二类：转化型成膜物质：在涂料成膜过程中组织结构发 生变化，形成与其原来组成结构完全不同的涂膜。
特点：由于转化成膜物质具有能起化学反应的官能团，在 热氧或其他物质作用下能够聚合成与原有结构不同的不溶， 不熔的网状高聚物，即热固性高聚物，因而形成的涂膜是 热固性的，通常具有网状结构。比如干性油和半干型油， 漆酚，多异氰酸酯的加成物和聚合物。
标志作用功能
利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危 险事故发生，保障人们的安全。有些公共设施，如医院、消防 车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。
特殊作用功能
涂装能使物体获得力学性能（耐磨、润滑）、热功能（耐 高温、阻燃）电磁学功能（导电、防静电涂料）、声波、雷达 波的反射和吸收、夜光作用等。
18
3.3 涂膜防护原理 涂膜对金属的保护作用主要体现在：
涂膜
金属与腐蚀 介质隔离， 阻碍电化学 腐蚀的发生
阻碍阳极与 溶液间离子 的移动，减 小了腐蚀速
率
涂料中的颜 料对金属表 面起钝化作 用，减缓了
腐蚀速度
19
第四节 涂装材料
涂装用材料主要包括：预处理材料、涂料、后处理材料。
4.1 预处理材料
17
链锁聚合反应(加聚反应)成膜：有三种形式 a) 氧化聚合形式：以天然油脂为成膜物质的油脂涂料以及 含有油脂组分的天然树脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂 涂料和环氧酯涂料等都是依靠环氧聚合成膜的。 b) 引发剂引发聚合形式：不饱和聚酯涂料是典型的依靠引 发剂引发聚合成膜的。 c) 能量引发聚合形式：一些以含共价键的化合物或聚合物 为成膜物质的涂料可以通过能量引发聚合形式而成膜。
第九章 涂装技术
本章主要内容
• 第一节 涂装技术的概述 • 第二节 涂料的基本组成及其作用 • 第三节 涂料成膜机理 • 第四节 涂装材料 • 第五节 涂装工艺与设备 • 第六节 几种典型产品涂装 • 第七节 涂膜质量评价及涂装技术发展趋势
特点：由于转化成膜物质具有能起化学反应的官能团，在 热氧或其他物质作用下能够聚合成与原有结构不同的不溶， 不熔的网状高聚物，即热固性高聚物，因而形成的涂膜是 热固性的，通常具有网状结构。比如干性油和半干型油， 漆酚，多异氰酸酯的加成物和聚合物。
标志作用功能
利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危 险事故发生，保障人们的安全。有些公共设施，如医院、消防 车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。
特殊作用功能
涂装能使物体获得力学性能（耐磨、润滑）、热功能（耐 高温、阻燃）电磁学功能（导电、防静电涂料）、声波、雷达 波的反射和吸收、夜光作用等。
18
3.3 涂膜防护原理 涂膜对金属的保护作用主要体现在：
涂膜
金属与腐蚀 介质隔离， 阻碍电化学 腐蚀的发生
阻碍阳极与 溶液间离子 的移动，减 小了腐蚀速
率
涂料中的颜 料对金属表 面起钝化作 用，减缓了
腐蚀速度
19
第四节 涂装材料
涂装用材料主要包括：预处理材料、涂料、后处理材料。
4.1 预处理材料
17
链锁聚合反应(加聚反应)成膜：有三种形式 a) 氧化聚合形式：以天然油脂为成膜物质的油脂涂料以及 含有油脂组分的天然树脂涂料、酚醛树脂涂料、醇酸树脂 涂料和环氧酯涂料等都是依靠环氧聚合成膜的。 b) 引发剂引发聚合形式：不饱和聚酯涂料是典型的依靠引 发剂引发聚合成膜的。 c) 能量引发聚合形式：一些以含共价键的化合物或聚合物 为成膜物质的涂料可以通过能量引发聚合形式而成膜。
第九章 涂装技术
本章主要内容
• 第一节 涂装技术的概述 • 第二节 涂料的基本组成及其作用 • 第三节 涂料成膜机理 • 第四节 涂装材料 • 第五节 涂装工艺与设备 • 第六节 几种典型产品涂装 • 第七节 涂膜质量评价及涂装技术发展趋势
《表面工程》PPT课件
第二节 外表工程技术的专业环境
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
平安第一！ 安康第一!
一般的外表技术运用对环境没有什么特殊要求，局部 外表工程技术如涂装技术、气相沉积、外表微细加工对专 业环境有特色要求。 1 喷涂工作环境的要求 1)最好是在无人的封闭工作间内进展； 2) 要有强排风装置，防止粉尘危害；
3)等离子喷涂应有防噪音措施，如戴耳 塞。
2、有机溶剂脱脂 用于金属零件的初步脱脂,如汽油、苯、四氯化碳等。一
般在常温下脱脂。 特点：脱脂速度快、效果好，但溶剂易挥发、易燃、有毒性， 使用时应注意通风。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
3、水剂脱脂 以水溶剂作为清洗液去除待处理外表油污的清洗方法。
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
磨料的选择 滚光磨料有浮石、石英砂、花岗石，皮革角、贝壳、
铁屑，钢砂和陶瓷碎片等 。
刷光：利用金属丝轮或金属丝刷，在刷光机上或用手工 进展刷光的外表清理过程。
作用：去除金属外表上的毛刺、氧化物、 残存的油污及侵蚀后的黑膜等。
第三章 外表工程技术的预处理工艺与专业环境
第一节 外表预处理工艺
〔1〕 热固性塑料、ABS塑料、聚苯乙烯等：用溶剂或清洗 剂去除外表油垢、脱模剂等杂质，并进展粗化处理以使塑 料外表微观粗糙，以提高塑料外表与覆层之间的结合力。 〔2〕 聚烯烃、聚乙烯缩醛等塑料：必须进展外表氧化、酸 处理、电晕放电、紫外线等处理，改变其外表极性，提高 涂膜的附着力和亲水性。
等离子弧外表淬火
电阻外表淬火
安阳工学院 表面工程学 梁永政
第四章 外表淬火和形变强化技术
表面工程学科体系
第十页，共38页。
（7）表面工程促进(cùjìn)了机械维修创新-再制造
1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新制 造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万人 就业。
德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机748万 台，变速器240万台。
再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业与信
第五页，共38页。
二.表面工程技术(jìshù)的目的及其意义 1.表面工程技术(jìshù)的 目的
第六页，共38页。
表2-1：表面(biǎomiàn)工程有关的表
第七页，共38页。
第八页，共38页。
2.表面工程技术(jìshù)的 意（义1）满足社会生产及人民生活的需要
表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具、 家具及仿古建筑等方面。
第三页，共38页。
几种常见的金属表面处理(chǔlǐ)技 术
第四页，共38页。
2. 现代(xiàndài)表面工程的发 展历程
—1983 年英国T. Bell(英国伯明翰大学教授)在伯明翰 大学建立沃福森表面工程研究所
— Surface Engineering（1984） — 1985年，英国第一届表面工程国际会议 — 1986年，国际热处理与表面工程联合会 — 1987年，英国第二届国际会议 — 1987年12月在北京成立表面工程研究所，徐滨士
电刷镀方面，研究出摩擦电喷镀及复合 电刷镀技术
高能束应用方面，发展了激光或电子束 表面淬火、表面熔覆等技术
第二十七页，共38页。
2.发展(fāzhǎn)复合表面工程技术
单一的表面工程技术，由于(yóuyú)其固有的局限性，不能 满足日益苛刻工况条件的要求，通过最佳协同效应获得了 1+1>2 的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技 术难题
（7）表面工程促进(cùjìn)了机械维修创新-再制造
1984年美国“技术评论”提倡旧品翻新或再生并称为“重新制 造”， 2005年美国再制造产值已超过1000亿美元，100万人 就业。
德国大众从1941年开始再制造，到2004年已再制造发动机748万 台，变速器240万台。
再制造成本节约50%，节能60%，节材70%。 再制造目前已在我国得到了广泛的重视。2009年11月，工业与信
第五页，共38页。
二.表面工程技术(jìshù)的目的及其意义 1.表面工程技术(jìshù)的 目的
第六页，共38页。
表2-1：表面(biǎomiàn)工程有关的表
第七页，共38页。
第八页，共38页。
2.表面工程技术(jìshù)的 意（义1）满足社会生产及人民生活的需要
表面工程技术应用在钟表、手饰、灯具、餐具、 家具及仿古建筑等方面。
第三页，共38页。
几种常见的金属表面处理(chǔlǐ)技 术
第四页，共38页。
2. 现代(xiàndài)表面工程的发 展历程
—1983 年英国T. Bell(英国伯明翰大学教授)在伯明翰 大学建立沃福森表面工程研究所
— Surface Engineering（1984） — 1985年，英国第一届表面工程国际会议 — 1986年，国际热处理与表面工程联合会 — 1987年，英国第二届国际会议 — 1987年12月在北京成立表面工程研究所，徐滨士
电刷镀方面，研究出摩擦电喷镀及复合 电刷镀技术
高能束应用方面，发展了激光或电子束 表面淬火、表面熔覆等技术
第二十七页，共38页。
2.发展(fāzhǎn)复合表面工程技术
单一的表面工程技术，由于(yóuyú)其固有的局限性，不能 满足日益苛刻工况条件的要求，通过最佳协同效应获得了 1+1>2 的效果，解决了一系列高新技术发展中特殊的工程技 术难题
表面工程学
名词解释：1、表面工程学：为满足特定的工程要求，使材料或零部件表面具有特殊的成分、结构和性能的化学、物理方法与工艺。
2、理想表面:是一种想象的平面，在无限晶体中插进一个平面，将其分为两部分后所形成的平面，并认为半无限晶体中的原子位置和电子密度都和原来的无线晶体一样。
3、洁净表面：虽然材料表层原子结构的周期性不同于体内，但其化学成分仍与体内相同。
4、清洁表面：一般指零件经过清洗（脱脂、浸蚀等）以后的表面。
5、TLK模型：基本思想是在温度相当于0K时，表面原子结构呈静态。
表面原子层可以认为是理想的平面，其中的原子作完整二维周期性排列，且不存在缺陷和杂质。
当温度从0K升到T时，由于原子的热运动，晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子及表面空位等。
6、固体表面的吸附包括物理吸附和化学吸附。
吸附是固体表面最重要的性质之一。
7、莱宾杰尔效应：因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体强度、塑性降低的现象。
8、润湿：液体在固体表面铺展的现象。
9、脱脂的方法：化学脱脂、有机溶剂脱脂、水剂脱脂、电化学脱脂。
10、表面淬火技术：采用特定的热源将钢铁材料表面快速加热到AC3（对亚共析钢）或者AC1（对过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体变化，形成表面强化层的工艺过程。
11、受控喷丸：是利用高速喷射的细小弹丸在室温下撞击受喷工件的表面，使表层材料在再结晶温度下产生弹、塑性变形，并呈现较大的残余压应力，从而提高工件表面强度、疲劳强度和抗应力腐蚀能力的表面工程技术。
12、热扩渗：将工件放在特殊介质中加热，使介质中某一种或几种元素渗入工件表面，形成合金层（或掺杂层）的工艺。
13、电镀：是指在含有欲镀金属的盐类溶液中，在直流电的作用下，以被镀基体金属为阴极，以欲镀金属或其他惰性导体为阳极，通过电解作用，在基体表面上获得结合牢固的金属膜的表面工程技术。
14、化学镀：在无外加电流的状态下，借助合适的还原剂，使镀液中的金属离子还原成金属，并沉积到零件表面的一种镀覆方法。
表面工程学-第四章
第四章
表面淬火和表面形变强化技术
在表面工程技术中，不需要外加其它材料，主要依靠材料自身组 织与结构转变来进行表面改性的工艺主要有两类： 一、表面淬火与退火技术 二、表面形变强化技术 特点：工艺简单、效果显著、应用广泛
一
（一）原理：
表面淬火技术
定义： 采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（对亚共析钢）或者Ac1（对 过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的 工艺过程。 注意：凡是能通过整体淬火强化的金属材料，原则上都可以进行表面淬火。
注：P/(Dv)称为比能量，物理意义为单位面积激光作用区注入的激光能量
(3)表面预处理状态 • 表面组织准备：
通过调制处理等手段，获得较 细的材料表面组织(细片状珠光体、 回火马氏体或奥氏体)
•
表面“黑化”处理：
磷化法、氧化法、喷刷涂料法、 镀膜法
二、激光表面熔凝技术原理
定义：
采用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，当激光束移开后由于基材 内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的表面处理工艺。(液相淬
2．受控喷丸对材料表面形貌与性能的影响 (1)对材料表面硬度的影响：
表面硬度可大幅度提高，且硬化层深度最高 可达0.8mm
(2)对表面粗糙度的影响：
表面粗糙度对其疲劳寿命影响很大， 降低表面粗糙度可以增加零件的疲劳强度。 受控喷丸以后的表面痕迹没有方向性， 有利于增加零件的疲劳强度。
(3)对疲劳寿命与抗应力腐蚀能力的影响：
三、适用范围：
主要用于单件、小批量生产及大型齿轮、轴、轧辊、导轨等
四、组织特征：过渡区较宽
第三节
激光淬火与电子束淬火技术
一、激光淬火技术的原理及应用：
表面淬火和表面形变强化技术
在表面工程技术中，不需要外加其它材料，主要依靠材料自身组 织与结构转变来进行表面改性的工艺主要有两类： 一、表面淬火与退火技术 二、表面形变强化技术 特点：工艺简单、效果显著、应用广泛
一
（一）原理：
表面淬火技术
定义： 采用特定热源将钢铁材料表面快速加热到Ac3（对亚共析钢）或者Ac1（对 过共析钢）之上，然后使其快速冷却并发生马氏体相变，形成表面强化层的 工艺过程。 注意：凡是能通过整体淬火强化的金属材料，原则上都可以进行表面淬火。
注：P/(Dv)称为比能量，物理意义为单位面积激光作用区注入的激光能量
(3)表面预处理状态 • 表面组织准备：
通过调制处理等手段，获得较 细的材料表面组织(细片状珠光体、 回火马氏体或奥氏体)
•
表面“黑化”处理：
磷化法、氧化法、喷刷涂料法、 镀膜法
二、激光表面熔凝技术原理
定义：
采用激光束将基材表面加热到熔化温度以上，当激光束移开后由于基材 内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的表面处理工艺。(液相淬
2．受控喷丸对材料表面形貌与性能的影响 (1)对材料表面硬度的影响：
表面硬度可大幅度提高，且硬化层深度最高 可达0.8mm
(2)对表面粗糙度的影响：
表面粗糙度对其疲劳寿命影响很大， 降低表面粗糙度可以增加零件的疲劳强度。 受控喷丸以后的表面痕迹没有方向性， 有利于增加零件的疲劳强度。
(3)对疲劳寿命与抗应力腐蚀能力的影响：
三、适用范围：
主要用于单件、小批量生产及大型齿轮、轴、轧辊、导轨等
四、组织特征：过渡区较宽
第三节
激光淬火与电子束淬火技术
一、激光淬火技术的原理及应用：
表面工程学
表面工程技术的特点与意义
• 早在20世纪后期，美国就将表面工程技术 列入影响21世纪人类生活的七大关键技术 之一，与计算机科学、生命科学、新能源 技术、新材料技术、信息技术和先进制造 技术并列。 • 我国也非常重视表面工程技术的发展、创 新与应用。
表面工程技术的分类
按照表面工程技术的特点，可以将其分为 • 表面改性、 • 表面加工、 • 表面加工三维成型、 • 表面合成新材料等。
1. 表面改性技术
• 指赋予材料表面以特定的物理、化学性 能的表面工程技术。 • 材料的表面性能包括高强度、高硬度、 耐蚀性、导电性、磁性能、光敏、压敏、 气敏特性等。 • 按照工艺特点的不同，表面改性技术又 可分为①表面组织转化技术， ②表面涂 层、镀层及堆焊技术和③表面合金化技 术等三大类。
表面组织转化技术
表面工程学的内涵
3. 表面合成材料技术：即借助各种手段在材 料表面合成新材料的技术，如纳米粒子制 备过程中的表面工程技术、离子注入制备 或合成新材料等。 4. 表面加工三维合成技术：即将二维表面加 工累积成三维零件的快速原型制造技术等。 5. 上述几个要点的组合或综合。
表面工程学的定义和内涵
• 表面工程技术的定义，由单纯表面改性 (surface modification) 扩展到表面加工和合 成新材料， • 实施对象由“结构材料”扩展到“功能材 料”， • 涵盖材料学、材料加工工程、物理、化学、 冶金、机械、电子与生物领域的有关技术 与科学，交叉学科的特征。
不改变材料的表面成分，只是通过改 变表面组织结构特征或应力状况来改 变材料性能， 如激光表面淬火和退火技术，感应加 热淬火技术和喷丸、滚压等表面加工 硬化技术等。
表面涂镀技术
利用外加涂层或镀层的性能使基材表面性 能优化，基材不参与或者很少参与涂层的 反应。 典型的表面涂镀技术包括：气相沉积技术 (如物理气相沉积和化学气相沉积等)、化学 溶液沉积法(如电镀、化学镀、电刷镀)、化 学转化膜技术 (如磷化、阳极氧化、金属表 面彩色化技术、溶胶－凝胶法等)、各种现 代涂装技术、热喷涂和喷焊技术、堆焊技 术等。
《表面工程学》课件
《表面工程学》PPT课件
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
通过本课件，您将了解表面工程学的定义、应用领域、基本原理、常见表面 处理技术以及发展前景，希望能为您带来启发和新的知识。
课程介绍
本课程将深入探讨表面工程学的重要性和应用，为您揭示其在不同行业中的 巨大潜力。
表面工程学的定义
表面工程学是研究对材料表面进行改性和处理的学科，旨在改善材料的功能性、性能和外观。
表面工程学的应用领域
表面工程学广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备、医疗器械等行业， 在提升产品质量和性能方面发挥着关键作用。
表面工程学的基本原理
1 材料相互作用
通过控制表面与环境的相 互作用，实现材料性能的 优化。
2 界面工程
通过调整材料与界面之间 的相互作用，改变材料表 面的性质。
3 涂层技术
Байду номын сангаас结
通过本课程，您对表面工程学的重要性和应用领域有了更深刻的了解。继续探索和学习，将为您的事业带来无 限可能。
利用各种涂层技术，增强 材料的抗腐蚀性、耐磨性 和导热性。
常见表面处理技术
等离子体表面处理
利用等离子体反应，对材料表面 进行清洁和改性。
电镀工艺
通过电解过程，在材料表面形成 金属或合金涂层。
激光刻蚀
利用激光束对材料表面进行精确 刻蚀，实现图形和文字的印刻。
表面工程学的发展前景
随着科技的不断进步和工业需求的增长，表面工程学将继续发展，为各行各 业带来更多创新和突破。
《现代表面工程技术》课件
《现代表面工程技术 》ppt课件
• 表面工程技术的概述 • 表面工程技术的种类 • 表面工程技术的应用案例 • 表面工程技术的未来发展 • 结论
目录
01
表面工程技术的概述
表面工程技术的定义
01
表面工程技术是通过物理、化学 或机械等方法，改变材料表面的 形貌、组成、结构或性质，以达 到预定性能要求的综合性技术。
化学镀技术
总结词
环保、均镀能力强的表面处理技术
详细描述
化学镀技术是一种利用化学反应在金属表面沉积金属或合金的过程，具有环保、均镀能力强、工艺简 单等优点。化学镀技术可以应用于各种基材，如金属、非金属、陶瓷等，因此在汽车、电子、航空航 天、生物医学等领域得到广泛应用。
热喷涂技术
总结词
可喷涂材料广泛、应用灵活的表面处理 技术
21世纪
表面工程技术向智能化、精细化、绿 色化和复合化方向发展，涉及更多新 材料和新技术领域。
02
表面工程技术的种类
电镀技术
总结词
应用广泛、历史悠久的表面处理技术
详细描述
电镀技术是一种利用电解原理在金属表面沉积金属或合金的过程，广泛应用于汽车、电子、航空航天、建筑等领 域。电镀技术具有悠久的历史，可以追溯到19世纪初，经过不断的技术改进和材料创新，电镀技术已经成为现代 工业中不可或缺的表面处理手段。
02
表面工程技术涉及多个学科领域 ，如材料科学、化学、物理和工 程学等。
表面工程技术的应用领域
航空航天
提高飞机和航天器的耐腐蚀、 抗氧化和抗疲劳性能。
汽车工业
增强汽车零部件的耐磨、耐腐 蚀和抗疲劳性能，提高燃油经 济性和环保性能。
能源领域
应用于太阳能电池、燃料电池 和核能等领域的材料表面处理 ，提高能源转换效率和稳定性 。
• 表面工程技术的概述 • 表面工程技术的种类 • 表面工程技术的应用案例 • 表面工程技术的未来发展 • 结论
目录
01
表面工程技术的概述
表面工程技术的定义
01
表面工程技术是通过物理、化学 或机械等方法，改变材料表面的 形貌、组成、结构或性质，以达 到预定性能要求的综合性技术。
化学镀技术
总结词
环保、均镀能力强的表面处理技术
详细描述
化学镀技术是一种利用化学反应在金属表面沉积金属或合金的过程，具有环保、均镀能力强、工艺简 单等优点。化学镀技术可以应用于各种基材，如金属、非金属、陶瓷等，因此在汽车、电子、航空航 天、生物医学等领域得到广泛应用。
热喷涂技术
总结词
可喷涂材料广泛、应用灵活的表面处理 技术
21世纪
表面工程技术向智能化、精细化、绿 色化和复合化方向发展，涉及更多新 材料和新技术领域。
02
表面工程技术的种类
电镀技术
总结词
应用广泛、历史悠久的表面处理技术
详细描述
电镀技术是一种利用电解原理在金属表面沉积金属或合金的过程，广泛应用于汽车、电子、航空航天、建筑等领 域。电镀技术具有悠久的历史，可以追溯到19世纪初，经过不断的技术改进和材料创新，电镀技术已经成为现代 工业中不可或缺的表面处理手段。
02
表面工程技术涉及多个学科领域 ，如材料科学、化学、物理和工 程学等。
表面工程技术的应用领域
航空航天
提高飞机和航天器的耐腐蚀、 抗氧化和抗疲劳性能。
汽车工业
增强汽车零部件的耐磨、耐腐 蚀和抗疲劳性能，提高燃油经 济性和环保性能。
能源领域
应用于太阳能电池、燃料电池 和核能等领域的材料表面处理 ，提高能源转换效率和稳定性 。
第二讲表面科学与工程的基础理论-
➢ (2)吸附与脱附得速率不同 前者类似凝聚现象,不需要 活化能,吸附速度快。后者类似化学反应,需要活化能, 吸附速度慢。前者易脱附,可逆;后者不易脱附,不可逆 。
➢ (3)化学吸附有选择性 化学吸附有高度选择性。如氢 会被钨与镍化学吸附,不能被铝化学吸附。物理吸附 无选择性。
物理吸附与化学吸附得区别
俯视图
剖面图
顶吸附
桥吸附
填充吸附
中心吸附
固体对气体得吸附
一个气体分子被表面吸附主要分成物理与化学两类 :
➢ 物理吸附 (Physical adorption):任何气体在其临界温度以下,都会在其与固体表面之间 得范德华力(Van der Waals)作用下,被固体吸附,但两者 之间没有电子转移。
典型得固体表面
❖2. 洁净表面
➢洁净表面:材料表层原子结构得周期性不同于体内,但化学 成分与体内相同,这种表面称为洁净表面。相对于表面受污 染表面与理想表面而言得。 ➢允许有吸附物,只有经过特殊处理方法得到,如高温处理。
➢清洁表面(定义):一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后 得表面。 ➢清洁表面易于实现,只要经过常规得清洗过程即可。 ➢洁净表面得“清洁程度”比清洁表面高。
习惯上,把多余半原子面在滑移面以上得位错称为 正刃型位错,用符号“┻”表示,反之为负刃型位错,用 “┳”表示。刃型位错周围得点阵畸变关于半原子面 左右对称。
Ø大家有疑问的, 可以询问和交流
➢可以互相讨论下, 但要小声点
典型得固体表面 (2)螺型位错:左螺型位错、右螺型位错
典型得固体表面
典型得固体表面
典型得固体表面
金属表面形貌对其表面特性得影响
➢ ①处于粗糙区域得原子比具有正常原子有更高得能量,具有 更高得表面自由能与表面流动性。
➢ (3)化学吸附有选择性 化学吸附有高度选择性。如氢 会被钨与镍化学吸附,不能被铝化学吸附。物理吸附 无选择性。
物理吸附与化学吸附得区别
俯视图
剖面图
顶吸附
桥吸附
填充吸附
中心吸附
固体对气体得吸附
一个气体分子被表面吸附主要分成物理与化学两类 :
➢ 物理吸附 (Physical adorption):任何气体在其临界温度以下,都会在其与固体表面之间 得范德华力(Van der Waals)作用下,被固体吸附,但两者 之间没有电子转移。
典型得固体表面
❖2. 洁净表面
➢洁净表面:材料表层原子结构得周期性不同于体内,但化学 成分与体内相同,这种表面称为洁净表面。相对于表面受污 染表面与理想表面而言得。 ➢允许有吸附物,只有经过特殊处理方法得到,如高温处理。
➢清洁表面(定义):一般指零件经过清洗(脱脂、浸蚀等)以后 得表面。 ➢清洁表面易于实现,只要经过常规得清洗过程即可。 ➢洁净表面得“清洁程度”比清洁表面高。
习惯上,把多余半原子面在滑移面以上得位错称为 正刃型位错,用符号“┻”表示,反之为负刃型位错,用 “┳”表示。刃型位错周围得点阵畸变关于半原子面 左右对称。
Ø大家有疑问的, 可以询问和交流
➢可以互相讨论下, 但要小声点
典型得固体表面 (2)螺型位错:左螺型位错、右螺型位错
典型得固体表面
典型得固体表面
典型得固体表面
金属表面形貌对其表面特性得影响
➢ ①处于粗糙区域得原子比具有正常原子有更高得能量,具有 更高得表面自由能与表面流动性。
表面工程-第2章-表面工程技术的物理、化学基础
图2.1 固体表面结构弛豫 示意图（a）
*
重构—表面原子在水平方向的周期性不同于体内的晶面，表面重构能使表面结构发生质的变化。 台阶化—指实际晶体的外表面由许多密排面的台阶构成。 偏析—指化学组分在表面区的变化。
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2.1 固体表面外层四个原子层 的重构示意图（b）
*
(4)吸附对材料力学性能的影响 －莱宾杰尔效应
莱宾杰尔效应是指因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体表面强度降低的现象。 莱宾杰尔效应的本质：是金属表面对活性介质的吸附，使表面原子的不饱和键得到补偿，表面能降低，改变了表面原子间的相互作用，使金属的表面强度降低。
*
TLK模型的物理意义：
当温度从0K升到TK时，由于原子的热运动，在晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子和表面空位。
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*
2.1.4 表面扩散
平行表面的运动—得到均质的、理想的表面强化层； 垂直表面向内部的运动—得到一定厚度的合金强化层。
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晶体表面是原子排列面，有一侧无固体原子的键合，形成了附加的表面能。从热力学来看，表面附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定态。达到这个稳定态的方式有两种： 一是自行调整，使表面原子排列情况与材料内部明显不同； 二是依靠表面的成分偏析、表面对外来原子（或分子）的吸附以及这两者的相互作用而趋于稳定态，因而使表面组分与材料内部不同。
*
化学键结合界面－是指覆层材料与基材之间发生化学反应、形成成分固定的化合物时，两种材料之间的界面。 特点：结合强度较高，缺点是界面的韧性较差，在冲击载荷或热冲击下，容易发生脆断或剥落。 处理方法：物理和化学气相沉积、离子注入、热扩渗、化学转化膜、阳极氧化和化学氧化技术等
*
重构—表面原子在水平方向的周期性不同于体内的晶面，表面重构能使表面结构发生质的变化。 台阶化—指实际晶体的外表面由许多密排面的台阶构成。 偏析—指化学组分在表面区的变化。
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2.1 固体表面外层四个原子层 的重构示意图（b）
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(4)吸附对材料力学性能的影响 －莱宾杰尔效应
莱宾杰尔效应是指因环境介质的影响及表面自由能减少导致固体表面强度降低的现象。 莱宾杰尔效应的本质：是金属表面对活性介质的吸附，使表面原子的不饱和键得到补偿，表面能降低，改变了表面原子间的相互作用，使金属的表面强度降低。
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TLK模型的物理意义：
当温度从0K升到TK时，由于原子的热运动，在晶体表面将产生低晶面指数的平台、一定密度的单分子或原子高度的台阶、单分子或原子尺度的扭折以及表面吸附的单原子和表面空位。
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2.1.4 表面扩散
平行表面的运动—得到均质的、理想的表面强化层； 垂直表面向内部的运动—得到一定厚度的合金强化层。
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晶体表面是原子排列面，有一侧无固体原子的键合，形成了附加的表面能。从热力学来看，表面附近的原子排列总是趋于能量最低的稳定态。达到这个稳定态的方式有两种： 一是自行调整，使表面原子排列情况与材料内部明显不同； 二是依靠表面的成分偏析、表面对外来原子（或分子）的吸附以及这两者的相互作用而趋于稳定态，因而使表面组分与材料内部不同。
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化学键结合界面－是指覆层材料与基材之间发生化学反应、形成成分固定的化合物时，两种材料之间的界面。 特点：结合强度较高，缺点是界面的韧性较差，在冲击载荷或热冲击下，容易发生脆断或剥落。 处理方法：物理和化学气相沉积、离子注入、热扩渗、化学转化膜、阳极氧化和化学氧化技术等
R 第二章 表面工程技术的物理、化学基础
这就是粘着磨损定律的理论基础，K是磨损系 数，是一个无量刚的系数。上式也可以用 硬度表示： V=KPS /H
这个定律告诉我们： (1)磨损量与表观接触面积无关 (2)与载荷成正比,与硬度成反比 (3)硬表面磨损最少。
2. 流体润滑和边界润滑
(1)硬金属和软金属摩擦副 两者间有较大的接触面积，剪切断裂发生在软金属的一侧。摩擦力很大。 (2)硬金属与硬金属摩擦副 剪切断裂发生在材料界面附近，这是一种硬碰硬的磨损状态，虽然接触面积较 小，但抗剪强度较高，因此摩擦力也很大。 (3)润滑条件下的摩擦副 当表面的微凸体被油膜完全隔开，就处于流体润滑状态，摩擦系数取决于润滑 油的粘度，大约在0.001-0.01之间。当零件承受的压力太大，运行速度太慢， 或者表面粗糙度太高，油膜会被微凸体刺穿，这种磨损状态成为边界润滑。边 界润滑的摩擦系数在0.1左右。 在这三种情况下，流体润滑的磨损率最底，其次为边界润滑，最高的是干摩擦，
3.润湿理论的应用 表面重熔、表面合金化、涂装技术中，都希望得到 大的铺展系数。可以通过改变三个相界面上的σ值 来调整润湿角。加入使σS-L和σL-G减小的元素或 合金。可以得到均匀、平滑的表面。通常低熔点的 合金润湿性好。 自熔合金，就是在常规合金成分基础上加入，硼、硅元素使 熔点降低，提高流动性。
二、粘着磨损、润滑和固体润滑
1.粘着磨损机理（咬合磨损）
摩擦偶件的表面即使经过仔细抛光，实际上还是高低不平的，所以当两 物体接触时，总是只有局部接触。真实接触面积比名义接触面积小得多 （1/1000-1/10），甚至在不大的载荷下，真实接触面上也承受着很大 压力，润滑油膜、氧化膜挤破，足以引起塑性变形和冷焊，也就是说被粘 着在一起了。随后在相对滑动时，粘着点又被剪切而断裂，粘着点的结合 与破坏就造成了粘着磨损。
表面工程技术(PPT 90张)
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腐 蚀
美国：国家标准局1978年调查： 1975年腐蚀损失达820亿美元，占 国民生产总值的4.9%； 1995年腐蚀损失达3000亿美元； 中国：1983年调查：腐蚀损失400亿元/年
腐蚀和磨损均是 发生于机件表面 的材料流失过程， 其他形式的失效 过程有许多也是 从表面开始
世界三大名刃之一
日本刀的覆土烧刃
10 Company Logo
1.1 表面工程
www.theபைடு நூலகம்
1.1.1 表面技术及其发展背景
19世纪工业革命以来，为适应高强度、高硬度 和耐磨、耐蚀、耐高温等特殊要求，需不断开发 各种特殊的合金材料，但这些材料往往价格昂贵。 因此，人们试图采用各种表面技术对普通钢材表 面进行加工，改变其表面性能，以适应复杂的工 作环境。 另外，磨损、腐蚀等失效都是首先发生在材料 表面，通过对材料表面进行有效处理，可极大地 提高材料寿命。基于这样的背景，逐步形成了一 门新兴学科——表面工程学。
材料表面工程
概论
第一章
6 Company Logo
第一章 材料表面工程概论
主要内容： 1.1 表面工程的概述 1.2 表面工程技术的功能与分类 1.3表面工程的科学体系 1.4表面工程技术的应用 1.5表面工程技术的发展趋势
13
延缓和 控制表 面破坏 的方法
促进 了表 面工 程学 的发 展与 形成
Company Logo
表面工程技术的背景
表面工程概念的提出始于20世纪80年代。 1983年英国T· Bel教授首先提出了表面工程的概 念。 表面工程学科发展的重要标志是1983年英国伯 明翰大学沃福森表面工程研究所的建立和1985 年国际刊物《表面工程》的发行。 1986年10月国际热处理联合会决定接受表面工 程的概念，并把自己的会名改为国际热处理及 表面工程联合会。
腐 蚀
美国：国家标准局1978年调查： 1975年腐蚀损失达820亿美元，占 国民生产总值的4.9%； 1995年腐蚀损失达3000亿美元； 中国：1983年调查：腐蚀损失400亿元/年
腐蚀和磨损均是 发生于机件表面 的材料流失过程， 其他形式的失效 过程有许多也是 从表面开始
世界三大名刃之一
日本刀的覆土烧刃
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1.1 表面工程
www.theபைடு நூலகம்
1.1.1 表面技术及其发展背景
19世纪工业革命以来，为适应高强度、高硬度 和耐磨、耐蚀、耐高温等特殊要求，需不断开发 各种特殊的合金材料，但这些材料往往价格昂贵。 因此，人们试图采用各种表面技术对普通钢材表 面进行加工，改变其表面性能，以适应复杂的工 作环境。 另外，磨损、腐蚀等失效都是首先发生在材料 表面，通过对材料表面进行有效处理，可极大地 提高材料寿命。基于这样的背景，逐步形成了一 门新兴学科——表面工程学。
材料表面工程
概论
第一章
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第一章 材料表面工程概论
主要内容： 1.1 表面工程的概述 1.2 表面工程技术的功能与分类 1.3表面工程的科学体系 1.4表面工程技术的应用 1.5表面工程技术的发展趋势
13
延缓和 控制表 面破坏 的方法
促进 了表 面工 程学 的发 展与 形成
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表面工程技术的背景
表面工程概念的提出始于20世纪80年代。 1983年英国T· Bel教授首先提出了表面工程的概 念。 表面工程学科发展的重要标志是1983年英国伯 明翰大学沃福森表面工程研究所的建立和1985 年国际刊物《表面工程》的发行。 1986年10月国际热处理联合会决定接受表面工 程的概念，并把自己的会名改为国际热处理及 表面工程联合会。
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他将闪光灯线圈缠绕在指尖 大小的红宝石棒上，产生了 第一束激光，激光时代由此 开启，从此和人们的生活息 息相关。
梅曼的实验显示，闪光灯发出的足以致盲的强光可以使红宝石棒充能， 这些能量随后以纯粹的红色光脉冲的形式释放，这些相干光有恒定的相 位差，就像是列队前进的士兵们。 5
College of Materials Science and Engineering, BJUT
5.4.2 激光表面改性
College of Materials Science and Engineering, BJUT
5.4.2.1 激光 Laser：
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
（通过辐射线的受激放射达到光的放大，简称激光 ）
10
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激光的首次在医学上的成功应用是进 行眼内手术，无需要切开眼球。
早在1962年，一台红宝石激光器将 病人脱落的视网膜与眼球重新连接， 使他恢复了视力。
更大的成功在1968年到来，外科医 生弗朗西斯·莱斯佩朗斯和贝尔实验 室的工程师使用氩离子激光器破坏异 常的血管，以避免这些血管在视网膜 中扩散，这种病症后果非常严重，会 导致糖尿病人失明。这种治疗方法已 经挽救了数百万人的视力。
随着激光的诞生，军事 机构和小说家看到射线 枪能够成为现实，就开 始着手打造激光武器。
1964年，007电影《金 手指》中大反派“金手 指”奥瑞克威胁詹姆斯邦德，要用激光将他锯 成两半——这在当时， 还是纯粹的幻想。
6
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埃米特·利斯(Emmett Leith)和 朱瑞斯·乌帕特尼克斯(Juris Upatnieks )在1964年使用激光 对全息技术进行了彻底改造，发 明了第一个不需要特制眼镜就能 看到的三维图像。
他们用分裂的激光光束将全息图 记录在感光片上，其中一束激光 先被从被摄物体上反射开来，然 后再与另一束会合，在感光片上 成像。用一束与成像时相同方向 的激光照射感光片，就会在观看 者眼前产生一幅逼真的三维图像。 这张玩具火车图是这两位科学家 在密歇根大学的威洛·鲁恩实验 7 室第一次记录的全息图。
主要特点：
1. 高单色性 2. 高方向性 3. 高亮度
1. 激光体，2. 光泵浦能量，3. 反射镜， 4.输出功率藕合器，5. 激光束
College of Materials Science and Engineering, BJUT
1960年在加利福尼亚州马里 布的休斯研究实验室，西奥 多·梅曼(Theodore Maiman) 设计和建造了一台小型的激 光发生器。
8
College of Materials Science and Engineering, BJUT
激光技术第一次走进日常 生活，是美国超市使用发 出红色氦氖激光的条形码 扫描枪实现收款自动化。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五 美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片 随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、 红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
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5.4.1 高能束表面改性
采用激光束、电子束、离子束为代表的高能束流对材料 表面进行改性的技术。
第七章 气相沉积技术
高能束的共
1. 功率密度高、作用时间短，易于获得亚稳态组织； 2. 非接触式加热，热应力小； 3. 可控性好，易于传输，处理环境清洁，污染少。
北京工业大学材料科学与工程学院
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表面工程学 PPT课件
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第五章：表面工程技术
5.1 电镀，化学镀 5.2 热喷涂 5.3 堆焊 5.4 高能束表面改性 5.5 气相沉积
若尔斯·阿尔费罗夫 (Zhores Alferovand )和 赫伯特·克勒默(Herbert Kroemer)改进了制作半导 体二极管激光器的方法， 让激光真正地无处不在。 这两位科学家因此获得了 2000年的诺贝尔物理奖。
9
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如今，激光也被用来切割角膜，以矫 正视力，或者消除胎记和刺青。
11
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很久以来可控核聚变都是人们最理想 的清洁能源产生方式。
1962年，在加利福尼亚州的劳伦斯利 弗莫尔国家实验室，物理学家约 翰·纳科尔斯(John Nuckolls)提出 用激光脉冲加热和压缩重氢同位素块 来实现可控核聚变。
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最初时，激光的色彩是相当 有限的：氦氖激光器和红宝 石发出红光，其他激光器则 产生不可见的红外线。
人们借助离子激光器第一次 实现了如彩虹般的七彩激光， 它通过在氩或氪中的高压放 电产生激光。氩气产生蓝色 和绿色的光，氪产生其他几 种颜色，两种气体的混合可 以产生整个可见光谱中的颜 色。梦幻的激光秀从此诞生。
在工业上，激光被用作永远不会变钝 的锯和钻头。最初人们使用激光来加 工硬度很高的材料，如钻石，或非常 柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。
低功率激光可以切割和焊接塑料；高 功率激光可以切割和焊接金属。
早期的工业激光器，必须要有非常庞 大的体形，才能产生足够的能量，但 新型固态激光器却非常小巧，给人印 象深刻：如今一段细光纤或几分之一 毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千 瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金 属片。
梅曼的实验显示，闪光灯发出的足以致盲的强光可以使红宝石棒充能， 这些能量随后以纯粹的红色光脉冲的形式释放，这些相干光有恒定的相 位差，就像是列队前进的士兵们。 5
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5.4.2 激光表面改性
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5.4.2.1 激光 Laser：
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
（通过辐射线的受激放射达到光的放大，简称激光 ）
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激光的首次在医学上的成功应用是进 行眼内手术，无需要切开眼球。
早在1962年，一台红宝石激光器将 病人脱落的视网膜与眼球重新连接， 使他恢复了视力。
更大的成功在1968年到来，外科医 生弗朗西斯·莱斯佩朗斯和贝尔实验 室的工程师使用氩离子激光器破坏异 常的血管，以避免这些血管在视网膜 中扩散，这种病症后果非常严重，会 导致糖尿病人失明。这种治疗方法已 经挽救了数百万人的视力。
随着激光的诞生，军事 机构和小说家看到射线 枪能够成为现实，就开 始着手打造激光武器。
1964年，007电影《金 手指》中大反派“金手 指”奥瑞克威胁詹姆斯邦德，要用激光将他锯 成两半——这在当时， 还是纯粹的幻想。
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埃米特·利斯(Emmett Leith)和 朱瑞斯·乌帕特尼克斯(Juris Upatnieks )在1964年使用激光 对全息技术进行了彻底改造，发 明了第一个不需要特制眼镜就能 看到的三维图像。
他们用分裂的激光光束将全息图 记录在感光片上，其中一束激光 先被从被摄物体上反射开来，然 后再与另一束会合，在感光片上 成像。用一束与成像时相同方向 的激光照射感光片，就会在观看 者眼前产生一幅逼真的三维图像。 这张玩具火车图是这两位科学家 在密歇根大学的威洛·鲁恩实验 7 室第一次记录的全息图。
主要特点：
1. 高单色性 2. 高方向性 3. 高亮度
1. 激光体，2. 光泵浦能量，3. 反射镜， 4.输出功率藕合器，5. 激光束
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1960年在加利福尼亚州马里 布的休斯研究实验室，西奥 多·梅曼(Theodore Maiman) 设计和建造了一台小型的激 光发生器。
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激光技术第一次走进日常 生活，是美国超市使用发 出红色氦氖激光的条形码 扫描枪实现收款自动化。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五 美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片 随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、 红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
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5.4.1 高能束表面改性
采用激光束、电子束、离子束为代表的高能束流对材料 表面进行改性的技术。
第七章 气相沉积技术
高能束的共
1. 功率密度高、作用时间短，易于获得亚稳态组织； 2. 非接触式加热，热应力小； 3. 可控性好，易于传输，处理环境清洁，污染少。
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表面工程学 PPT课件
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第五章：表面工程技术
5.1 电镀，化学镀 5.2 热喷涂 5.3 堆焊 5.4 高能束表面改性 5.5 气相沉积
若尔斯·阿尔费罗夫 (Zhores Alferovand )和 赫伯特·克勒默(Herbert Kroemer)改进了制作半导 体二极管激光器的方法， 让激光真正地无处不在。 这两位科学家因此获得了 2000年的诺贝尔物理奖。
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如今，激光也被用来切割角膜，以矫 正视力，或者消除胎记和刺青。
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很久以来可控核聚变都是人们最理想 的清洁能源产生方式。
1962年，在加利福尼亚州的劳伦斯利 弗莫尔国家实验室，物理学家约 翰·纳科尔斯(John Nuckolls)提出 用激光脉冲加热和压缩重氢同位素块 来实现可控核聚变。
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最初时，激光的色彩是相当 有限的：氦氖激光器和红宝 石发出红光，其他激光器则 产生不可见的红外线。
人们借助离子激光器第一次 实现了如彩虹般的七彩激光， 它通过在氩或氪中的高压放 电产生激光。氩气产生蓝色 和绿色的光，氪产生其他几 种颜色，两种气体的混合可 以产生整个可见光谱中的颜 色。梦幻的激光秀从此诞生。
在工业上，激光被用作永远不会变钝 的锯和钻头。最初人们使用激光来加 工硬度很高的材料，如钻石，或非常 柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。
低功率激光可以切割和焊接塑料；高 功率激光可以切割和焊接金属。
早期的工业激光器，必须要有非常庞 大的体形，才能产生足够的能量，但 新型固态激光器却非常小巧，给人印 象深刻：如今一段细光纤或几分之一 毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千 瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金 属片。