激光表面表面处理技术及进展
许彦明指导老师：宋世涛
（河北科技师范学院理化学院化学0703班）
摘要：激光具有巨大的技术潜力，在冶金和材料加工中发展迅速，应用广泛。激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献，已成为飞速成长的重要加工技术领域。本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况，指出了这项技术今后需解决的问题。
关键字：激光；表面处理；进展
0 前言
激光的出现时近代物理学的一个重大进展。第一台激光器于60年代初问世，对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始，但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。
激光在金属热处理方面取得成功，标志此技术的应用进人了新灼阶段。随着大功率激光器的研制成功与不断完善，这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。国内经过“六五”计划的联合攻关，已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功，取得了一批科研成果。随之而发展的表面涂覆(cladding)，表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。与上述工艺相比较，激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。
1 激光表面处理技术的特点[3]
1)通过选择激光波长调节激光功率等手段，能灵活地对复杂
形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。该技术易控制处理范围，热影响区小，工件产生的残余应力及变形很小。
2)可在大气、真空及各种气氛中处理，制约条件少，且不造成
化学污染。
3)通常，激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著
4)激光束能量集中，密度大，速度快，效率高，成本低。
5)可缩短工艺流程，处理过程中工件可以运动，故特别适合组织自动化处理线。
6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位，亦能导向多个工作台，可大大提高激光的使用率和处理的效率。
7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线，其成本比传统的表面热处理低。
2 激光表面相变应化(L TH)
不论激光束是如户J产生的，激光束仅是一加热金属的热源，金属经激光热处理后，一般不出现异常的治全变化。相变硬化是一种儿乎无尺寸变化而能达到冶金相变的加工技术。利用激光束可以选择小面积加热和对需要部位硬化。实现激光相变硬化有三个基本条件仁:第一，金属硬化区必须达到奥氏体化温度;第二，在加热与冷却周期内硬化区在奥氏体化温度区应保持足够长的时间，以保证碳能充分的扩散;第三，应具有足够大的自身淬火能力，其冷却速度应超过临界冷却速度。金属经激光相变硬化的冶金变化不同于普通淬火之处有以下几点:
(1)激光相变硬化后的硬度高于普通淬火。其原因一方面由于在很高抑制条件下形成马氏体，另一方面则由于极快的加热和冷却速度使获得变形马氏体[4]。
(2)激光相变硬化能力决定于所处理的材料。一般地说，凡适合于普通淬火的材料也适合于激光相变硬化。但对低碳钢当其碳含量在0.2%以下时普通淬火一般难于淬硬[5]，而激光相变硬化却可以极快冷却速度使其淬硬。对具有石墨组织的铸铁普通淬火亦不易淬硬，但激光相变硬化也可使其淬硬，尽管在如此短的扩散时间内完成。
(3)对于含有分散球状碳化物的钢或含大量石墨不含珠光体的铸铁，由于相变时间太短，激光相变硬化难以使其淬硬。
工具钢和高速钢的激光表面硬化引起许多研究者的兴趣[6]。Brover[13]用脉冲激光器研究了不同组织的R6MS激光高温快速硬化的可能性.实验证明，不同激光能量水平和加热速度与不同原始组织配合，可以得到不同程度和均匀性的固溶体，从而得到在服役条件下所需要的优化的数值。Mulin等[14]用l000J的激光器硬化12X18N9T，13N5A砧A和1201工具钢。激光硬化的工具钢的耐磨性是非硬化工具的20一25倍，是带有氮化钦表面涂层的2一4倍。
3 激光表面熔化(LSM)
激光表面熔化在满足表面某些需要，如耐磨性、耐蚀性、防止氧化等方面显出独特优点。可用激光表面熔化得到细晶组织、非晶态和亚稳相，低的气孔率和光滑的表面，基体中较小的热影响区以及良好的基体与表面的结合。
光表面熔化施于钢铁常产生硬度很高的表面，可有效提高耐磨性;施于有色金属常可获得十分细而均匀的组织广。激光熔化高速钢时，先使原始组织迅速熔解，以后冷却时可保留大量己铁素体和奥氏体，可明显地提高硬度.激光熔化铸铁时可在莱氏体区形成细组织涂层激光熔化镍基合金时，则可得到过饱和基体相的细枝晶结构，同时枝晶区域内细MC碳化物质点和共晶组成。
美国NASAMarshen航天中心正致力于提高航天飞机(SSME)许多零件的寿命或修复完成每一次飞行任务之后的零件。主燃烧室中最关键的部件是其内衬(热壁)，它由锻造的NARloy—z制成.该合金在580一760℃的温度范围暴露96h后，可观察到晶界析出物及无析出区，这些都会降低主燃烧室内衬的寿命.一旦析出物形成，除了用熔化方法以外，很难用热处理的方法使其回到固溶体中去.激光上釉是细化锻造NARloy—z的显微组织的一种很有效的方法.用这种方法得到了很细的激光上釉显微组织，第二相均匀分布和错在铜基体中的扩展固溶体，使合金热稳定性和时效硬化得到很大改善。
4 激光表面合金化(LSA)
许多铁合金等较难熔材料在接触激光功率密度达106W/mm2的受热表面时，足以达到
107~109K/s的加热速度会发生熔化，其中的各种元素扩散进入零件液态金属的薄层内[7]。当冷却凝固时将形成固溶体和化合物夕表面发生合金化.最近有些国家对利用含Cr，Ni和Mo的铁基合金进行激光表面合金化的工艺产生极大兴趣，这种方法既可改变金属性能，又可节约材料、降低成本，可用普通碳钢等廉价材料获得表面耐磨、防蚀和抗高温氧化性很高的零件。用预置石墨粉习通过熔化或熔化后再进行渗碳形成碳化物的表面合金化可明显地提高表面硬度。
阻碍激光表面合金化广泛应用的障碍，除设备投资大、成本高外，就是在材料处理过程中表面易产生气孔、裂纹以及表面平整度的下降.针对后者，研究者根据具体情况加强研究，已经摸索出一些可行的办法[8]。
Ion用实验证明，激光表面合金化是提高低碳钢耐腐蚀性能的一种可行的办法。他使用的激光器功率为6kw，合金元素为铬，激光合金化层的厚度为0.5mm[9]，使耐腐蚀性大大提高。Mazulnde 等用激光使1016低碳钢表面以铬、锰、碳合金化。结果证实，用激光加工过的材料在销一柱磨损试验中表现出比Stelhte 6合金[10]还要好的耐磨性。作者认为，耐磨性的提高归因于树枝状组织和铬的碳化物，且枝晶越细，耐磨性越好.较低的激光功率和较高的激光一工件相对移动速率可以得到较高耐磨性的合金层。
5 激光表面冲击硬化(LSH)
激光冲击硬化是前苏联学者在70年代初提出的。利用极高功率密度(大于10sw/cm，)激光束冲击(作用时间为10~85数量级甚至更短)工件表面[11]，使表层几微米的薄层迅速被加热汽化。在极短的时间内，金属蒸气由于受到外部介质的限制而在冲击区形成超高压冲击波(最大10GPa左右)。随着冲击波向基体内的传递，会在表层产生压应力区，并出现某些微观特性的改变，从而改善了金属的机械性能。Chan使用名义功率为10GW/cm2，脉冲时间为20~40ns的脉冲Q开关的Y AG激光器使铸铁、7075和7475铝合金冲击硬化，冲击振幅为5.6GPa.两种铝合金的疲劳寿命均得到提高.其原因是表面存在残余压应力。文献[12]作者认为，为了得到表面残余压应力，应对热应力的作用和冲击波的作用加以区分。试验说明，使用吸收涂层后可以得到表面残余压应力.由于只有冲击波透人材料，该区域受张力变形，但受周围材料的约束，被约束的区域就是一个压应力区。如果热量进人该区域，膨胀将会导致变形，在冷却时将会产生张应力。激光冲击硬化可以得到与喷丸相近的残余应力水平，但表面损伤更小，且能得到更大的透入深度。
6 激光表面熔覆
激光熔覆也称激光包覆，是利用一定功率密度的激光束照射(扫描)被覆金属表层上的外加纯金属或合金[13]，使之完全熔化，而基材金属表层微熔，冷凝后在基材表面形成一个低稀释度的包覆层，从而使基材强化的工艺.激光熔覆的熔化主要发生在外加的纯金属或合金中，基材表层微熔的目的是使之与外加金属达封冶金结合，以增强包覆层与基材的结合力，并防止基材元素与包覆元素相互扩散而改变包覆层的成分和性能[13]。激光熔覆工艺主要有两种:一种是预置涂层法，是用电镀、真空蒸镀、等离子喷涂、火焰喷涂、粘结等方法将要熔覆的金属粉末事先涂覆在基材表面，然后用激光重熔，这种方法可称为激光涂覆;另一种是同步送料法，即在激光照射过程中，将粉末或条、丝状纯金属或合金连续送入熔池内，其中用气体将粉末以一定角度吹入熔池的方法称为激光喷涂。激光熔覆与合金化类似。可根据要求在表面性能差的低成本钢上制成耐磨、耐蚀、耐热、
耐冲击等各种高性能表面，来代替昂贵的整体高级合金，以节约贵重金属材料。包覆层组织细小，一般无气孔和空穴。将硬质TIC颗粒覆于高速钢表面，通过激光包覆处理得到TIC熔化层，然后进行快速淬火。这样获得的表面包覆有极高硬度HV2100一2700，最高可达HV3100[14]。高速钢激光包覆的寿命为普通热处理钢的8.4倍[15]，最高达11.2倍。可以预料，这种处理方法将广泛用于加工难切削材料的刀具。
较常采用的激光包覆与基体的组合形式有如下儿种上:不锈钢一软钢;不锈钢-铝;软钢一不锈钢，硬质合金一软钢;硬质合金一黄铜;铁硼一软钢;镍一软钢;铬一钦。除以上所述外，激光包覆工艺还具有以下独到的优点:可控制稀释度，减少局部加热时的热变形，精确控制零件外形尺寸，可获得良好热结合性和精细淬火组织。
7 激光施袖
激光上釉是利用激光束熔化金属表面后再以106℃/s的冷速进行快速淬火和凝固夕使合金元素和碳的扩散受到抑制.这样一来，高温相随着其溶解度极限被保留到室温，得到过饱和固溶体.然后再重新加热进行弥散硬化处理。此亚稳相的热处理使金属的硬度和强度进一步提高.激光施釉的快速冷却提供了许多有用的冶金结构，如非晶态组织，即金属玻璃。“施釉”一词即由此而来.激光施釉层常包括非晶层与结晶层，结晶层内主要为枝晶区，内与基体相连，非晶层为表面层。
激光施釉结合火焰喷涂、离子喷涂、离子沉积等沉积技术在控制组织、提高表面抗蚀、耐磨和性能方面日益显示出广阔的应用前景。冷态工具钢(50CrNi3，X1CrMOV12)、热态工具钢(NICrMoV，X32CrMoV33)和高速钢先进行离子涂WC一Co，然后激光施釉可显著提高硬度。电子材料、磁性材料和其它一些电气材料用激光施釉后用于检验仪表上极为理想[15]。
8 激光退火
激光退火有两类:一类是激光诱导表面熔化，通常称“激光退火”;另一类是用激光束进行局部软化退火。激光退火常应用于半导体，可消除硅中离子注入所产生的严重膨胀损伤，如对石墨带加热器已应用激光退火，可在Si层上形成SiO2层。氧化物层通过别中氧离子注入形成。离子注入后表面Si层是高无序的，但尚不是非晶态，高温(1200℃)退火将保持此Si层的晶性[16]。曾对冷加工金属(CuNi4，SMnZ，SA14，CuNi78Z:，卫。，X12CrNi3和低碳钢)和时效硬化材料(AIMgsiZ)的局部软化进行了研究。变形冷加工金属被加热至某一不熔化或熔化温度时，会发生局部再结晶而降低硬度.可以预料，对整体材料的激光退火将会逐渐被应用到材料加工制造工业上。
9 激光气相沉积
激光气相沉积可分为激光物理气相沉积和激光化学气相沉积，可以在基板上形成各种性能的薄膜，成膜速度快，质量好。如用激光物理气相沉积可以形成各种氧化物、氮化物的陶瓷镀膜和氧化物高温超导膜;用激光化学气相沉积可合成金刚石薄膜和非晶态硅。日·本已用激光化学气相沉积法生长出五氧化担薄膜，该薄膜具有极高的耐蚀性[17]。将分子束外延法和准分子激光技术结合起来，可以一层层地控制氧化物薄膜的形成过程。日本利用该技术已在Si上形成30层共90×10—10m厚的极薄氧化柿膜，一层厚约3×10—10m。目前，激光气相沉积技术的研究和应用正
在蓬勃兴起。
10 激光表面处理过程中的残余应力
激光表面处理可引起残余应力，但也可以降低或消除已产生的残余应力。残余应力常是由未发生熔化的激光相变硬化诱导出来的，其特征为表面处理层上出现压应力，下方的加热层出现拉应力.通常后者较强而且十分危险，它可导致裂纹.以45钢为例[18]，由激相变诱出的残余应力通常从压应力200MPa变化至260MPa，拉应力从300MPa变化至850MPa[19]在中碳钢中激光相变硬化产生的残余应力比在合金钢中的效果好.经多次激光处理反复出现软化和表面拉应力的情况，是不理想的。对马氏体钢用Co基或Ni基粉末进行包层时所诱出的残余应力在包层中为拉应力，基体中为压应力.在包层表面可出观285MPa的高表面残余拉应力[20]。通常皆采用高频加热、电阻加热、放热式混合加热等方法来降低残余应力。但是这些方法的作用过程都比较慢，所以现已采用高强烈度的激光加热来降低残余应力。显然，通过快速供热和结构转变可产生热静力学波，当入射能量强度是足够高能熔化金属时，可有效消除表面应力.热弹性波可使动应力松驰，当在表面层出现时，也能导致应力消除。
11 结束语
为了使激光表面处理技术获得更普遍的应用，还需解决好以下几个问题:
(l)研制出性能稳定可靠、成本低的大功率激光设备;提高设备的配套化和自动化程度，以更好地实现精确的温度控制;扩大激光表面处理技术的应用范围;推动宽带扫描技术的发展，以解决窄带扫描搭接带软化问题;进一步提高生产率;促进激光表面处理技术的普遍应用。
(2)加强对激光表面处理技术改性机理的研究，解决好温度场测定不够精确的间题，加强相关测试技术的研究，并从理论上加强对某些激光表面处理技术产生表面残余拉应力和裂纹的机理研究，提出具体解决措施。
(3)系统地研究激光表面处理工艺参数、材料性能、表面状况(吸光率)等对处理后表面层性能的影响，掌握最佳工艺参数组合，发展成形工艺。
(4)加强对激光表面处理后材料微观结构(或质量)的无损评价设备的研究。提高材料的表面性能将成为今后材料科学和制造业的重要发展方向，激光表面处理技术以其独特优点促进了材料表面改性处理工艺技术的发展。随着人们对激光表面处理技术研究的日益深入，这项技术将会在未来的工业发展中发挥日益重要的作用。
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目录 摘要 (2) 1引言 (3) 2激光显示技术 (3) 2.1激光显示技术原理 (3) 2.2激光显示技术特征 (4) 2.3激光显示技术类型 (4) 3激光显示技术发展历史 (5) 3.1国内激光显示技术发展历史 (5) 3.2国外激光显示技术发展历史 (5) 4激光显示技术发展现状 (6) 4.1国内激光显示技术发展现状 (6) 4.2国际激光显示技术发展现状 (9) 5总结 (10) 6致谢 (10) 7参考文献 (11)
摘要 激光显示作为新一代显示技术，继承了数字显示技术所有优点，能够最完美的再现自然色彩。本文简要介绍了激光显示技术的原理、特征、类型，并对国内外激光显示技术的发展历史和现状作了介绍。 关键词：激光显示技术、三基色激光、激光三维显示、数字显示技术 Abstract As a new generation of display technology, laser display inherited all the advantages of digital display, and can perfectly reproduce the natural colors. In this thesis, the principle, characteristic and type of laser display technology are introduced briefly. In addition, the developmental history and present status of which laser display is in domestic and overseas area are introduced too. Key words :Laser display technology；Tricolor laser；Three dimension display of laser ；Digital display technology
习题I 1、He-Ne 激光器m μλ63.0≈，其谱线半宽度m μλ12 10-≈?，问λλ/?为多少？要使其相干长度达到1000m ，它的单色性λλ/?应是多少？ 解：63.01012 -=?λλ λλδτ?= ==2 1v c c L c 相干 = = ?相干 L λ λ λ 2、He-Ne 激光器腔长L=250mm ，两个反射镜的反射率约为98%，其折射率η=1，已知Ne 原子m μλ6328.0=处谱线的MHz F 1500=?ν，问腔内有多少个纵模振荡？光在腔内往返一次其光子寿命约为多少？光谱线的自然加宽ν?约为多少？ 解：MHz Hz L c v q 60010625 210328 10=?=??==?η
5 .2=??q F v v s c R L c 8 10 1017.410 3)98.01(25)1(-?=??-=-=τ MHz Hz L c R v c c 24104.2)1(21 7=?=-≈=πτδ 3、设平行平面腔的长度L=1m ，一端为全反镜，另一端反射镜的反射率90.0=γ，求在1500MHz 频率范围内所包含的纵模数目和每个纵模的频带宽度？ 解：MHz Hz nL c v q 150105.1100 210328 10=?=??==? 10 150 1500==??q v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 4、已知CO 2激光器的波长m μλ60.10=处 光谱线宽度MHz F 150=?ν，问腔长L 为多少时，腔内为单纵模振荡（其中折射率η=1）。
解：L c v v F q η2=?=?， F v c L ?=2 5、Nd 3 —YAG 激光器的m μ06.1波长处光 谱线宽度MHz F 5 1095.1?=?ν，当腔长为10cm 时，腔中有多少个纵模？每个纵模的频带宽度为多少？ 解：MHz L c v q 3 10105.110 21032?=??==?η 130 =??q F v v L c R v c c )1(21 -≈ =πτδ 6、某激光器波长m μλ7.0=，其高斯光束束腰光斑半径mm 5.00=ω。 ①求距束腰10cm 、20cm 、100cm 时， 光斑半径)(z ω和波阵面曲率半径)(z R 各为多少？ ②根据题意，画出高斯光束参数分布图。
手机常用工艺简介 作者：杨波发表人：中国手机研发网添加日期：2007-9-19手机常用工艺简介 一、金属装饰件的类型及工艺 随着消费者审美标准的提高，以及手机工艺的快速发展，为了丰富手机外观颜色搭配和提升质感 的表达效果，越来越多的各种类型的手机装饰件被应用于手机上。大致分为电铸件、铝装饰件、不锈 钢装饰件、粉末冶金件、水晶标牌、钻石及人造宝石等几类。 电铸件: （一）特点 金属感强，档次高，耐磨性好。能进行超精密加工、容易加工出形状复杂的零件；零件和模具一体。（二）工艺 刻模具（材料铜，钢，镍），也称为原始模具。模具与零件反型。采用立体雕刻机或者精密 CNC 加工。将原始模具放置到电解槽中镀镍，厚度由电解时间和电流大小决定，得到的模具和零件一样。 将电镀出的零件剥离，作为模具再镀 10~12 小时，得到的模型与零件反型，此为一级模一级模再电镀一次，称为二级模，进行微处理后，得到的模具和零件一样。二级模处理成为三级模，与零件反型。 三级模处理成为四级模，与零件一样，样件是 2~5 件。在四级模的基础上复制成凸模，再复制成凹模，循环复制，把所有的凹模连板焊接成为模具。电铸出的产品用切割机切割成产品。一张模具的使用寿 命不超过 10 次就需要报废。（在前面几级模具中，每一套都要进行微处理，处理成光面和麻面两种效果；光面用砂纸或抛光机抛光，麻面则可采用喷砂、腐蚀、电火花等工艺。） （三）表面处理及效果 镭射效果：镭射雕刻的图案一般是凹进去，其七彩效果是靠表面的细碎面进行光的反射达到的。 雕刻深度不超过 3mm，拔模在 10 度以上。夏新手机上的龙和蝴蝶是镭射雕刻，图案一般凹进去，镭 射的面很细微，容易磨损，一般做凹进去的效果，凸出来容易磨损掉。镭射加工，类似防伪标记， 但防伪标记达不到这种装饰件效果。 颜色效果：银色，为本色；黄色，镀金；黑珍珠色，镀黑珍珠镍。电铸件只能镀出三种颜色：银 色、金色、黑色。其它色只能通过后期喷涂达到 （四）设计要点 浮雕或隆起部分边缘处应留有拔模斜度，最小为10°，随产品高度增加，拔模斜度也相应增大。 字体的拔模斜度应在15°以上。铭牌的理想高度在3mm 以下，浮雕或凸起部分在0. 4~0.7mm 间。字 体的高度或深度不超过0.3mm。若采用镭射效果则高度或深度不超过0.2mm，最佳高度或深度为 0.1mm。板材的平均厚度为0.2±0.05，若产品超过此高度则应做成中空结构，并允许产品高度有 0.05mm 的误差；由于板材厚度是均匀结构，产品表面的凸起或凹陷部分背面也有相应变化。产品的 外型轮廓使用冲床加工，为防止冲偏伤到产品或产品冲切变形，其外缘切边宽度平均为0.07mm，尽 量保证冲切部分在同一平面或尽量小的弧度上，避免用力集中而造成产品变形。冲切是只能在垂直产 品的方向作业。铭牌表面效果，可采用磨砂面、拉丝面、光面、镭射面相结合的方式。光面多用于图 案或者产品的边缘，产品表面应该避免大面积的光面，否则易造成划伤；磨砂面和拉丝面多用于铭牌 底面，粗细可进行调整；在实际的生产中，磨砂面的产品要比拉丝面的产品不良率低，但是开发周期 长一些。镭射面多用于字体和图案，也可用于产品底面。若产品表面需要喷漆处理，应该提供金属漆 的色样。由于工艺的限制，应允许最终成品的颜色与色样有轻微的差异若铭牌装配时为嵌入的结构， 请提供机壳的正确尺寸及实样。若铭牌的尺寸过大过高，应在机壳上相应的部位加上支撑结构。 铝装饰件 （一）特点 效果及颜色多样化 （二）工艺 铝板拉丝
激光加工技术 摘要 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，几乎可以加工任何材料。常用来进行选择性加工，精密加工。由于激光加工的特殊特点，其发展前景广阔，目前已广泛应用于激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、切削加工，快速成形，激光钻孔和基板划片，半导体处理等。 关键词：原理、应用﹑新技术、精密加工、 引言 激光是本世纪的重大发明之一，具有巨大的技术潜力。专家们认为，现在是电子技术的全胜时期，其主角是计算机，下一代将是光技术时代，其主角是激光。激光因具有单色性、相干性和平行性三大特点，特别适用于材料加工。激光加工是激光应用最有发展前途的领域，国外已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。
正文 1﹑激光加工技术的原理及其特点 1．1激光加工的起源 早期的激光加工由于功率较小，大多用于打小孔和微型焊接。到20世纪70年代，随着大功率二氧化碳激光器、高重复频率钇铝石榴石激光器的出现，以及对激光加工机理和工艺的深入研究，激光加工技术有了很大进展，使用范围随之扩大。数千瓦的激光加工机已用于各种材料的高速切割、深熔焊接和材料热处理等方面。各种专用的激光加工设备竞相出现，并与光电跟踪、计算机数字控制、工业机器人等技术相结合，大大提高了激光加工机的自动化水平和使用功能。 1.2激光加工的原理 激光加工是以激光为热源对工件进行热加工。 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 从激光器输出的高强度激光经过透镜聚焦到工件上，其焦点处的功率密度高达107～1012瓦／厘米2，温度高达1万摄氏度以上，任何材料都会瞬时熔化、气化。激光加工就是利用这种光能的热效应对材料进行焊接、打孔和切割等加工的。通常用于加工的激光器主要是固体激光器（图1）和气体激光器（图2）。使用二氧化碳气体激光器切割时，一般在光束出口处装有喷嘴，用于喷吹氧、氮等辅助气体，以提高切割速度和切口质量。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
激光表面表面处理技术及进展 许彦明指导老师：宋世涛 （河北科技师范学院理化学院化学0703班） 摘要：激光具有巨大的技术潜力，在冶金和材料加工中发展迅速，应用广泛。激光表面处理由于其对工业和生产作出了巨大贡献，已成为飞速成长的重要加工技术领域。本文较系统地介绍了国内外激光表面处理技术的研究与应用近况，指出了这项技术今后需解决的问题。 关键字：激光；表面处理；进展 0 前言 激光的出现时近代物理学的一个重大进展。第一台激光器于60年代初问世，对激光表面热处理工艺的研究早在激光器诞生后不久就已经开始，但直到60年代末、70年代初才在热处理生产中获得应用。 激光在金属热处理方面取得成功，标志此技术的应用进人了新灼阶段。随着大功率激光器的研制成功与不断完善，这一新工艺用于汽车转向器表面处理的生产线[1]。国内经过“六五”计划的联合攻关，已在汽缸套等零部件的表面热处理上获得成功，取得了一批科研成果。随之而发展的表面涂覆(cladding)，表面上釉(Glazing)及表面合金化(SurfaeeAlloing)等工艺[2]也取得了相当大的进展。与上述工艺相比较，激光表面热处理是当前比较成熟、应用比较广泛的工艺。 1 激光表面处理技术的特点[3] 1)通过选择激光波长调节激光功率等手段，能灵活地对复杂 形状工件或工件局部部位实施非接触性急热、急冷。该技术易控制处理范围，热影响区小，工件产生的残余应力及变形很小。 2)可在大气、真空及各种气氛中处理，制约条件少，且不造成 化学污染。 3)通常，激光表面处理的改性效果比普通处理方法更显著 4)激光束能量集中，密度大，速度快，效率高，成本低。 5)可缩短工艺流程，处理过程中工件可以运动，故特别适合组织自动化处理线。 6)激光束便于通过导光系统准确地输人与定位，亦能导向多个工作台，可大大提高激光的使用率和处理的效率。 7)激光表面处理尤其适用于大批量处理生产线，其成本比传统的表面热处理低。 2 激光表面相变应化(LTH)
激光技术的发展与展望 "激光"一词是"LASER"的意译。LASER原是Light amplification by stimulated emissi on of radiation取字头组合而成的专门名词，在我国曾被翻译成"莱塞"、"光激射器"、"光受激辐射放大器"等。1964年，钱学森院士提议取名为"激光"，既反映了"受激辐射"的科学内涵，又表明它是一种很强烈的新光源，贴切、传神而又简洁，得到我国科学界的一致认同并沿用至今。 从1961年中国第一台激光器宣布研制成功至今，在全国激光科研、教学、生产和使用单位共同努力下，我国形成了门类齐全、水平先进、应用广泛的激光科技领域，并在产业化上取得可喜进步，为我国科学技术、国民经济和国防建设作出了积极贡献，在国际上了也争得了一席之地。 一、我国早期激光技术的发展 1957年，王大珩等在长春建立了我国第一所光学专业研究所--中国科学院（长春）光学精密仪器机械研究所（简称"光机所"）。在老一辈专家带领下，一批青年科技工作者迅速成长，邓锡铭是其中的突出代表。早在1958年美国物理学家肖洛、汤斯关于激光原理的著名论文发表不久，他便积极倡导开展这项新技术研究，在短时间内凝聚了富有创新精神的中青年研究队伍，提出了大量提高光源亮度、单位色性、相干性的设想和实验方案。1960年世界第一台激光器问世。1961年夏，在王之江主持下，我国第一台红宝石激光器研制成功。此后短短几年内，激光技术迅速发展，产生了一批先进成果。各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。在基础研究和关键技术方面、一系列新概念、新方法和新技术（如腔的Q突变及转镜调Q、行波放大、铼系离子的利用、自由电子振荡辐射等）纷纷提出并获得实施，其中不少具有独创性。 同时，作为具有高亮度、高方向性、高质量等优异特性的新光源，激光很快应用于各技术领域，显示出强大的生命力和竞争力。通信方面，1964年9月用激光演示传送电视图像，1964年11月实现3～30公里的通话。工业方面，1965年5月激光打孔机成功地用于拉丝模打孔生产，获得显著经济效益。医学方面，1965年6月激光视网膜焊接器进行了动物和临床实验。国防方面，1965年12月研制成功激光漫反射测距机（精度为10米/10公里），1966年4月研制出遥控脉冲激光多普勒测速仪。 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 二、重点项目带动激光技术的发展 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所--中国科学院上海光学精密机械研究所（简称"上海光机所"）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的"6403"高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了"文革"十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，
激光对射技术原理及应用分析 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统。 不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其“踪影”。 同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。 众所周知,安全防范技术现在的发展方向是将视频监控、周界报警、入侵探测、门禁控制等独立的安防子系统集成整合,形成一个多功能、全天候、动态的综合安全管理系统。 而周界报警作为安防系统的第一道防线,作用十分重要,已从过去被动的报警探测,发展为今天的威慑阻挡加报警。 且随着安防技术的发展和安防市场的成熟,以及政策法规的进一步完善,数字化、集成化、网络化将是它发展的必然趋势。 周界报警系统是在防护的边界利用如泄漏、激光、电子围栏等技术形成一道或可见或不可见的“防护墙”。 当有越墙行为发生时,相应防区的探测器即会发出报警信号,并送至控制中心的报警控制主机,发出声光警示的同时显示报警位置。 还可联动周界模拟电子屏,甚至联动摄像监控系统、门禁系统、强电照明系统等。 近年来周界防范系统已经成为安防系统基本且不可或缺的安防子系统,不仅在军工厂、军营、机场、港口、政府机关等高端领域可见其 “踪影”,同时还被广泛应用到住宅小区,并在这些领域保持着相当高的应用增长速度。
本文将对激光对射、张力式电子围栏、泄漏电缆、振动电缆四种最常用的周界防范技术进行分析,借此一窥周界防范报警系统技术的发展踪迹。 激光对射工作原理 三安古德激光对射探测器由收、发两部分组成。 激光发射器向安装在几米甚至于几百米远的接收器发射激光线,其射束有单束、双束,甚至多束。 当相应的三安古德激光射束被遮断时,接收器即发出报警信号。 接收器由光学透镜、激光光电管、放大整形电路、功率驱动器及执行机构等组成。 其工作原理是接收器能收到激光射束为正常状态,而当发生入侵时,发射器发射的激光射束被遮挡,即光电管接收不到激光光。 从而输出相应的报警电信号,并经整形放大后输出开关量报警信号。该报警信号可被报警控制器接收,并去联动执行机构启动其它的报警设备,如声光报警器、模拟电子地图、电视监控系统、照明系统等。系统组成 激光周界防越报警系统通常由前端探测系统、现场报警系统、传输系统、中心控制系统、联动系统以及电源系统六部分组成。 1、前端探测系统由激光探测器及其相关附件组成,其对周界围墙或护栏进行防护,检测周界入侵行为,并输出报警信号。 2、现场报警系统由现场报警器及联动装置组成,在探测器检测到入侵行为时,即启动现场报警设备,对非法入侵行为进行威慑。
激光焊接的工作原理及其主要工艺参数摘要：焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊， 电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。 关键词：焊接技术；激光焊接；工作原理；工艺参数。 1. 引言 目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、钎焊、电子束焊等。电弧焊是目前应用最广泛的焊接方法，它包括手弧焊、埋弧焊、钨极气体保护电弧焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊等。但上述各种焊接方法都有各自的缺点，比如空间限制，对于精细器件不易操作等，而激光焊接不但不具有上述缺点，而且能进行精确的能量控制，可以实现精密微型器件的焊接。并且它能应用于很多金属，特别是能解决一些难焊金属及异种金属的焊接。 激光指在能量相应与两个能级能量差的光子作用下，诱导高能态的原子向低能态跃迁，并同时发射出相同能量的光子。激光具有方向性好、相干性好、单色性好、光脉冲窄等优点。激光焊接是利用大功率相干单色光子流聚焦而成的激光束为热源进行的焊接，这种焊接通常有连续功率激光焊和脉冲功率激光焊。激光焊接从上世纪60年代激光器诞生不久就开始了研究，从开始的薄小零器件的焊接到目前大功率激光焊接在工业生产中的大量的应用，经历了近半个世纪的发展。由于激光焊接具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度高、易实现自动控制、无后续加工的优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船等领域。虽然与传统的焊接方法相比，激光焊接尚存在设备昂贵、一次性投资大、技术要求高的问题，但激光焊接生产效率高和易实现自动控制的特点使其非常适于大规模生产线。 2. 激光焊接原理 2.1激光产生的基本原理和方法 光与物质的相互作用，实质上是组成物质的微观粒子吸收或辐射光子。微观粒子都具有一套特定的能级，任一时刻粒子只能处在与某一能级相对应的状态，物质与光子相互作用时，粒子从一个能级跃迁到另一个能级，并相应地吸收或辐射光子。光子的能量值为此两能级的能量差△E，频率为ν=△E/h。爱因斯坦认为光和原子的相互作用过程包含原子的自发辐射跃迁、受激辐射跃迁和受激吸收跃迁三种过程。我们考虑原子的两个能级E1和E2，处于两个能级的原子数密度分别为N1和N2。构成黑体物质原子中的辐射场能量密度为ρ，并有E2 -E1=hν。 2.1.自发辐射 处于激发态的原子如果存在可以接纳粒子的较低能级，即使没有外界作用，粒子也有一定的概率自发地从高能级激发态（E2）向低能级基态（E1）跃迁，同时辐射出能量为（E2-E1）的光子，光子频率ν=（E2-E1）/h。这种辐射过程称为自发辐射。自发辐射发出的光，不具有相位、偏振态上的一致，是非相干光。 2.2.受激辐射 除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。当频率为ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，
中国激光技术发展回顾与展望 名称研制成功时间研制人 He-Ne激光器1963年7月邓锡铭等 掺钕玻璃激光器1963年6月干福熹等 GaAs同质结半导体激光器1963年12月王守武等 脉冲Ar+激光器1964年10月万重怡等 CO2分子激光器1965年9月王润文等 CH3I化学激光器1966年3月邓锡铭等 YAG激光器1966年7月屈乾华等 可以说，在起步阶段我国的激光技术发展迅速，无论是数量还是质量，都和当时国际水平接近，一项创新性技术能够如此迅速赶上世界先进行列，在我国近代科技发展史上并不多见。这些成绩的取得，尤其是能够把物理设想、技术方案顺利地转化成实际激光器件，主要得力于光机所多年来在技术光学、精密机械和电子技术方面积累的综合能力和坚实基础。一项新技术的开发，没有足够的技术支撑是很难形成气候的。 激光科技事业从一开始就得到了领导和科学管理部门的高度重视。当时中国科学院副院长张劲夫提出建立专业激光研究所的设想，很快得到国家科委、国家计委的批准。主管科技的聂荣臻副总理还特别批示：研究所要建在上海，上海有较好的工业基础，有利于发展这一新技术。1964年，我国第一所，也是当时世界上第一所激光技术的专业研究所——中国科学院上海光学精密机械研究所（简称“上海光机所”）成立。当年12月在上海召开全国激光会议，张劲夫、严济慈出席并主持会议，140位代表提交了103篇学术报告。 1964年启动的“6403”高能钕玻璃激光系统、1965年开始研究的高功率激光系统和核聚变研究，以及1966年制定的研制15种军用激光整机等重点项目，由于技术上的综合性和高难度，有力地牵引和带动了激光技术各方面在中国的发展。我国的激光科技事业，虽然也遭遇了“文革”十年浩劫，但借助于重点项目的支撑，仍艰难地生存了下来并取得可贵的进展。 1、“6403”高能钕玻璃激光系统 1964年启动，最后从技术上判定热效应是根本性技术障碍，于1976年下马。这一项目对发展高能激光技术有历史贡献是不可忽视的，它使我国激光技术的水平上了一个台阶。其成果主要表现在：（1）建成了具有工程规模的大口径（120毫米）振荡—放大型激光系统，最大输出能量达32万焦耳；改善光束质量后达3万焦耳。（2）实现了系统技术集成，成功地进行了打靶实验，室内10米处击穿80毫米铝靶，室外2公里距离击穿0.2毫米铝耙，并系统地研究了强激光辐射的生物效应和材料破坏机理。（3）第一次揭示了强光对激光系统本身的光损伤现象和机制。（4 ）第一次深入和理解激光光束质量的重要性和物理内涵，采用了一系列提高光束质量的创新性技术，如万焦耳级非稳腔激光器、片状激光器、振荡—扫瞄放大式激光系统、尖劈法光束质量诊断等。（5）激光元器件和支撑技术有了突破性提高，如低吸收高均匀性钕玻璃熔炼工艺、高能脉冲氙气、高强度介质膜、大口径（1.2米）光学精密加工等。（6）培养和造就了一批技术骨干队伍。 2、高功率激光系统和核聚变研究 1964年王淦昌独立提出激光聚变倡议，1965年立项开始研究。经几年努力，建成了输出功率10（上标10）瓦的纳秒级激光装置，并于1973年5月首次在低温固氘靶、常温氘化锂靶和氘化聚乙烯上打出中子。1974年研制成功我国第一台多程片状放大器，把激光输出功率提高了10倍，中子产额增加了一个量级。在国际上向心压缩原理解密后，积极跟踪并于1976年研制成六束激光系统，对充气玻壳靶照射，获得了近百倍的体压缩。这一系列的重大突破，使我国的激光聚变研究进入世界先进行列，也为以后长期的持续发展奠定了基础 3、军用激光研究 1966年12月，国防科委主持召开了军用激光规划会，48个单位130余人参加，会议制定了包括含15种激光整机、9种支撑配套技术的发展规划。虽未正式批准生效，但仍起了有益的推动作用。此后的几年内，这一领域涌现了一批重要成果。例如：（1）靶场激光距技术初试成功：采用重复频率为20赫兹的YAG调Q激光器，测距精度优于2米，最远测量距离达660公里，加在经纬仪上，可实现对飞行目标的单站定轨。这一成果为以后完成洲际导弹再入段轨迹测量创造了必要条件。（2）红宝石激光人造卫星测
第25卷增 刊 辽宁工程技术大学学报 2006年6月V ol.25 Suppl. Journal of Liaoning Technical University Jun. 2006 收稿日期：2006-03-12 文章编号：1008-0562(2006)增刊1-0231-03 激光表面处理技术在汽车工业中的应用 迟彩芬 （辽宁工程技术大学 职业技术学院，辽宁 阜新123000） 摘 要：结合激光表面处理技术在汽车零部件表面强化中应用的大量实例，从激光表面处理技术的基本原理和工作特点出发，对其 进行总结和分类。并论述目前激光表面处理技术在国内外汽车工业中的研究、开发和应用，为进一步提高国产发动机的使用寿命提供了一个有效的途径。最后探讨了激光表面处理技术在未来工业中应用的发展趋势和广阔前景。 关键词：激光；表面处理；汽车 中图分类号： TH161 文献标识码： A Application of laser surface treatment technology in automobile industry CHI Cai-fen (Vocational of Liaoning Technical University, Finxin 123000,China) Abstract ：In the paper , in accordance with the numerous applied examples of laser surface treatment technology in surface intensifying of automobile and the spare parts fundamental principles and operating characteristics of the technology, the laser surface treatment techniques are summarized including research, exploitation,application and classification at present, supplying an effective way of further improving life of domestic engine . At last the paper discusses development tendency and prospect of application in future industry. Key words ；laser ；surface treatment ；automobile 0 引 言 激光加工是20世纪60年代初期兴起的一项新技术 ，此后逐步应用于汽车、航空、机械、电子等行业，其中尤以汽车行业的应用发展速度最快。在汽车业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化[1]。70年代美国进行了两大研究 ，这就是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接和通用 汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬 火。这两项研究推动了以后的汽车制造业中的激光 加工技术的发展。 1 激光加工技术分类及特点 汽车业中的激光加工机主要有两类[2] :CO 2激光加工机和YAG 激光加工机。CO 2激光加工机的主要用途是切割、焊接、表面处理、打孔等，YAG 激光加工机主要用途是打标，但随着大功率YAG 激光器的商品化 ，也用于焊接和切割。与传统方法相比，激光加工具有下列特点：（1）应用范围广，几乎应用于所有的加工工艺；（2）加工面大，几乎可加工从金属到非金属所有的材料，还特别适合加工极硬、极脆、极薄和熔点极高的难加工材料；（3）加工区小，热变形很小，加工质量高；（4）效率高，材料省，污染少，噪音低，劳动强度低；（5）加工 设备成套化、系列化、多功能 ，具有很大灵活性；装备计算机数控系统，可进行二维或三维的立体加工，具有很高的加工精度。 2 激光表面处理技术的应用概况 材料的激光表面处理技术是近几年来发展起来的新技术，可实现在普通材料表面产生高性能的新材料层，在实践中显示出独特的优越性。当前，激光表面处理在工业生产中已得到广泛应用。美国通用汽车公司用15台大功率激光器组成了汽车零部件的热处理加工生产线；日本丰田公司自20世纪 80年代中后期起，相继建立了数条汽车发动机排气门密封面激光熔覆生产线，日产气门50~80万只；近年，日本三菱公司建立了两条发动机缸头激光熔覆铜基合金生产线，显著提高了使用寿命。 我国虽然在此领域仍处于初级阶段，但已有成功的先例。热点都集中在“表面”的研究上，既改变普通材料表面层的性能或者产生新的表面层。这种在普通材料表面上进行处理的方法简单而且经济易行。而激光正是实现这一目的的有效途径。随
激光切割技术的现状与发展 班级：13光信1 姓名：邱丽芬学号：1311122107 {摘要}：介绍了我国国内激光切割设备的现状和激光切割技术的发展前景，简要介绍激光切割原理，提出了该技术的发展目标及需要解决的问题。 {关键词}：激光切割设备国内市场激光切割机现状发展前景 引言 近年来，激光切割加工技术发展很快，国际上每年都以20%～30%的速度增长。我国1985 年以来，更以每年25 %以上的速度增长。由于我国激光工业基础较差，激光加工技术的应用尚不普遍，激光加工整体水平与先进国家相比仍有较大差距，相信随着激光加工技术的不断进步，这些障碍和不足会得到解决。激光切割技术必将成为21 世纪不可缺少的重要的钣金加工手段。激光切割加工广阔的应用市场，加上现代科学技术的迅猛发展，使得国内外科技工作者对激光切割加工技术进行不断探入的研究，推动着激光切割加工技术不断地向前发展。 一．我国激光切割设备与现状 全球激光制造技术发展飞速，我国与国际激光技术水平的差距有所增大，高端的激光加工成套装备几乎全部依赖进口，致使国外激光制造装备在我国市场的占有率高达70％。预计未来10年内，我国对这些高性能激光切割系统的市场需求量将达到100亿元。如此迫切和巨大的市场需求反应出激光加工的手段已经覆盖到国民经济各个重要领域，同时也影响着国防、航空航天等关键技术的突破，我们不仅仅是解决目前国内该产品的空白，同时也旨在解决激光加工领域多层面技术核心问题，如激光数控、激光机床新型结构、高质量激光加工的技术瓶颈等。 从中小功率激光切割设备取代传统加工工艺的优势来分析，与传统刀具机床设备相比，激光设备采用无接触的热加工方式，具有极高的能量聚集性、光斑细小、热扩散区少、个性化加工、加工品质高、无“刀具”磨损等优势，激光切口光滑无飞边，一些柔性材料自动收口，无变形，加工图形可通过计算机随意设计和输出，无需繁杂的刀模设计和制作。
表面处理技术标准 厦门盈趣科技股份有限公司
目录 1 范围.............................................................................. (3) 2 规范性引用文件 (3) 3 定义.............................................................................. . (4) 4 材料.............................................................................. . (4) 5 表面处理盐雾试验的要求 (4) 6 铜合金电镀表面处理标准....................................................... 5-6 7 锌合金/铝合金电镀表面处理标准...........................................6-7 8 塑料电镀表面处理标准............................................................ 7-8 9 不锈钢电镀表面处理标准..........................................................8-9 10 烤漆表面处理标准............................................................... ….9-11 11 PVD 表面处理标准............................................................... ..11-12 12 铝合金阳极氧化表面处理标准................................................12-13 13 CASS 试验（醋酸铜盐雾试验）与ASS 试验（乙酸盐雾试验）等效对照表 (14) 附录A 百格试验方法 (15) 附录B 漆膜铅笔硬度试验方法 (16)
73 2006 NO.9&10 记录媒体技术激 光的发明是20世纪中期一项划时代的成就，对人类社会文明产生了极其深远的影响。人们把 激光和原子能、半导体、计算机列在一起，称为20世纪的“新四大发明”。激光的出现不但引起了光学革命性的发展，冲击了整个物理学，并且对其它学科如化学、生物学和技术及应用学科如电机工程学、材料科学、医学等都产生了巨大的影响。像蒸汽机、发电机和电动机、晶体管、计算机这些创新一样，激光是一项通用技术，它提供了可以在大量实际领域应用的技术能力。对光盘存储而言，激光的发明是光盘存储技术必不可少的基础，它为光盘存储提供了一个有足够功率并且能够汇聚成很小光斑(微米级或亚微米级)的光源。可以说，没有激光的发明，就没有后来的光盘的发明。本文主要为光盘技术人员介绍激光技术的发展历史和趋势。 一、激光的发明和发展 所谓激光就是受激发射的光，是被其它辐射感应而激发的辐射。激光的英文名词为Laser ，是Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 的词首字母构成的新词，其原意是受激辐射光放大器。早期在我国曾被翻译成“莱塞”、“雷射”、“光激射器”、“光受激辐射放大器”等。直到1964年，由钱学森院士提议取名为“激光”，它既反映了“受激辐射”的科学内涵，又表明了它是一种很强烈的新光源。钱学森院士的提议得到国内学术界的一致认同，在中国大陆激光这个新名词就一直沿用至今。 现在我们知道，物质的发光过程有两种：一种称为自发辐射，另一种称为受激辐射。自发辐射是在没有外来光子情况下，原子自发地、独立地从高能级E 2向低能级E 1的跃迁。自发辐射是随机过程，跃迁时发出的光在相位、偏振态和传播方向上都彼此无关。受激辐射是处于高能级E 2的原子，在受到能量为hv = E 2-E 1的外来光子的激励时，跃迁到低能级E 1，并辐射一个与外来光子的频率、相位、振动方向和传播方向都相同的光子。 1916年，爱因斯坦根据物质发光和吸收必须符合能量守恒的基本原则，预言除了大量的自发辐射以外还必然存在着少量的受激辐射，并且这种受激辐射还 激光技术的发展历史 ◇顾 颖 会进一步引发同类的受激辐射，因此可以获得受激辐射被增强的效应。爱因斯坦的论断为激光的发明提供了理论基础。 图1 自发辐射和受激辐射 图2 爱因斯坦 此后，科学家们多次企图在原子发光实验中验证受激辐射的存在，但是要从大量的自发辐射中区分出只含万分之几的受激辐射确实是十分困难的，所以始终未能获得成功。 第二次世界大战时期，由于军事上雷达技术的需要，微波辐射和分子光谱学得到迅速发展，研究前沿向更短的波长领域推进，以达到更高分辨率的目标。战争结束后，美国军方对毫米级波谱学的研究工作保持着强烈的兴趣，因为其方便的部件可以用于减少导弹的重量、设计安装在坦克和潜水艇上的轻量级短波雷达、以及用于提高短波通讯的安全性。科学家们在军方的资助下能够利用战后剩余的微波设备继续微波辐射研究。1951年，美国哥伦比亚大学教授汤斯(Charles Townes)开始了“受激辐射微波放大器”(Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation-MASER ，译作脉塞)的研究。1954年，汤斯和他的学生古尔德(Gordon Gou)合作制成了第一台脉塞，他成功地隔离了激发态氨(Ammonia)分子并实现了粒子数反转(上能级分子数分布大于下能级分子)，把一束受激的氨分子束瞄准进入谐振腔，使腔内激发态氨分子受激跃迁产生24千兆赫频率的辐射信号。第一个脉塞辐射的波长略大于1厘米，功率只有几十毫微 瓦，但是能量集中在很窄的谱线内。同年，苏联科学
激光器技术的应用现状及发展趋势 摘要 :简述了激光精密加工技术及其特点 ; 综述了激光精密加工的应用现状 ; 探讨了激光精密加工技术的发展趋势。激光加工技术在机械工业中的广泛应用, 促进了激光加工技术向工业化发展。为此, 介绍了几种应用较广泛的激光加工技术; 重点讨论了激光硬化和激光珩磨技术的应用和发展趋势。摘要由于在光通信光数据存储传感技术医学等领域的广泛应用近几年来光纤激光器发展十分迅速本文简要介绍了光纤激光器的工作原理及特性 , 并对目前多种光纤激光器作了较为详细的分类 ; 同时介绍了近几年国内外对于光纤激光器的研究方向及其目前的热点是高功率光纤激光器、窄线宽可调谐光纤激光器和超短脉冲光纤激光器 ; 最后指出光纤激光器向高功率、多波长、窄线宽发展的趋势 . :结合河北工业大学光机电一体化研究室近几年对激光加工技术研究的初步成果, 对激光加工技术的特点, 激光加工技术在国内外的应用发展状况, 以及激光加工技术的发展趋势进行了简要介绍, 同时分析了我国激光加工产业面临的机遇与挑战,并提出了应采取的对策 前言 1 概述 激光加工是 20 世纪 60 年代初期兴起的一项新技术,此后逐步应用于机械、汽车、航空、电子等行业, 尤以机械行业的应用发展速度最快。在机械制造业中的广泛使用又推动了激光加工技术的工业化。 20 世纪 70 年代,美国进行了两大研究 :一是福特汽车公司进行的车身钢板的激光焊接 ; 二是通用汽车公司进行的动力转向变速箱内表面的激光淬火。这两项研究推动了以后的机械制造业中的激光加工技术的发展。到了 20 世纪 80 年代后期, 激光加工的应用实例有所增加 , 其中增长最迅速的是激光切割、激光焊接和激光淬火。这 3 项技术目前已经发展成熟, 应用也很广泛。进入 20 世纪 90 年代后期, 激光珩磨技术的出现又将激光微细加工技术在机械加工中的应用翻开了崭新的一页。激光加工技术之所以得到如此广泛的应用, 是因为它与传统加工技术相比具有很多优点:一、是非接触加工, 没有机械力; 二、是可以加工高硬度、高熔点、极脆的难加工材料;三、是加工区小,热变形很小,
北京奇朔科贸有限公司 部分金属材料热处理及表面处理工艺规范 第一版 编写：赵贵波 审核： 批准： 北京奇朔科贸有限公司 二零一二年六月
目录 1.0 热处理的工艺分类及代号---------------------------------------------------------------------3 1.1 基础分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.2 附加分类-----------------------------------------------------------------------------------------------3 1.3 热处理工艺代号--------------------------------------------------------------------------------------4 1.4 图样中标注热处理技术条件用符号--------------------------------------------------------------7 2.0 金属材料的热处理方法和应用目的-------------------------------------------------------8 2.1 钢的淬火-----------------------------------------------------------------------------------------------8 2.2 热处理的过程方法和应用目的--------------------------------------------------------------------9 3.0 部分金属材料的热处理规范-----------------------------------------------------------------17 3.1 渗碳钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------17 3.2 渗氮钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------------20 3.3 调质钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------21 3.4 -弹簧钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------------23 3.5 轴承钢的热处理工艺-------------------------------------------------------------------------------25 3.6 合金工具钢的热处理工艺------------------------------------------------------------------------- 26 3.7 碳素工具钢的热处理工艺--------------------------------------------------------------------------29