激光表面处理-2024铝合金的激光表面处理
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激光表面处理操作规程最新
激光表面处理操作规程最新激光表面处理是一种先进的材料加工技术，它利用激光束对工件表面进行瞬时加热和再冷却，以达到改变材料的物理、化学和机械性能的目的。
激光表面处理操作规程的制定，可以确保操作安全、效果良好，下面是一份最新的激光表面处理操作规程，共计1200字，供参考。
一、激光表面处理前的准备工作1. 确认工件材料和表面要求，制定相应的处理方案。
2. 检查激光设备的运行状态，包括冷却系统、光路系统等，确保设备正常工作。
3. 检查防护措施，包括激光防护眼镜、激光防护罩等，确保操作人员的安全。
二、激光表面处理操作步骤1. 将工件放置于加工台上，并固定好。
2. 打开激光设备的电源，根据需要选择合适的激光参数。
3. 调整激光束的焦距和聚焦深度，确保激光束能够准确照射到工件表面。
4. 打开激光设备的冷却系统，确保激光设备正常工作温度。
5. 戴上激光防护眼镜，确保操作人员的安全。
6. 打开激光设备的冷却系统，确保设备正常工作温度。
7. 启动激光设备，开始激光表面处理过程。
8. 操作人员应保持警觉，随时注意观察激光设备和工件的运行情况，如发现异常要及时停止操作。
9. 操作结束后，关闭激光设备的电源和冷却系统，摘下激光防护眼镜。
三、激光表面处理操作注意事项1. 操作人员应接受专业培训，熟悉激光设备的操作和维护知识。
2. 操作人员应穿戴好防护装备，包括激光防护眼镜、激光防护罩等。
3. 在进行激光表面处理时，操作人员应保持警觉，随时注意激光设备和工件的运行情况。
4. 操作过程中，不得随意调整激光设备的参数，如需调整应在停止操作后进行。
5. 操作结束后，必须及时关闭激光设备的电源和冷却系统，避免设备长时间运行。
6. 操作人员应定期检查激光设备和防护装备的工作状态，确保正常使用。
四、激光表面处理常见故障及处理方法1. 激光设备无法启动：检查电源是否正常连接，排除电源故障；检查冷却系统是否正常工作，排除冷却故障。
2. 激光束不稳定：检查光路系统，确保光路正确连接；检查激光器，确保激光器工作正常。
激光表面处理课件
加工头是将激光束聚焦并传输到工件表面的关键部件，通 常包括反射镜、聚焦透镜和光束传输系统等。
控制系统
控制系统用于控制激光器的输出功率、扫描速度和处理时 间等参数，以确保处理过程的稳定性和可重复性。
激光表面处理材料
金属材料
金属材料是激光表面处理的主要应用领域之一，包括钢铁、铝、铜等。通过激 光表面处理可以改变金属材料的表面特性，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳 性能等。
THANKS
感谢观看
模具工业
激光表面处理用于提高模具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，延长模具使 用寿命。
刀具工业
激光表面处理用于提高刀具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，提高切削加 工效率。
02
激光表面处理技术分类
激光熔覆
熔覆材料
选择熔覆材料时，需要考 虑其与基材的相容性、熔 点、稀释率等因素。
熔覆层组织
熔覆层的组织结构取决于 熔覆材料、工艺参数以及 基材特性。
涂层厚度
涂层的厚度需要根据使用要求和 工艺参数来确定。
涂层附着力
涂层与基材之间的附着力对涂层 的寿命和性能有重要影响。
03
激光表面处理设备与材料
激光表面处理设备
激光器
激光器是激光表面处理技术的核心设备，其性能直接影响 处理效果。常见的激光器类型包括CO2激光器、光纤激光 器和固体激光器等。
加工头
表面处理
02
根据需求，对工件表面进行抛光、涂覆等处理，提高表面质量
。
质量检测
03
对加工后的工件进行质量检测，确保符合要求。
05
激光表面处理质量检测与评估
激光表面处理质量检测方法
光学检测法
利用光学原理，通过反射、散射等手段检测 表面形貌、粗糙度等参数。
控制系统
控制系统用于控制激光器的输出功率、扫描速度和处理时 间等参数，以确保处理过程的稳定性和可重复性。
激光表面处理材料
金属材料
金属材料是激光表面处理的主要应用领域之一，包括钢铁、铝、铜等。通过激 光表面处理可以改变金属材料的表面特性，提高其耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳 性能等。
THANKS
感谢观看
模具工业
激光表面处理用于提高模具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，延长模具使 用寿命。
刀具工业
激光表面处理用于提高刀具表面的硬 度、耐磨性、耐腐蚀性，提高切削加 工效率。
02
激光表面处理技术分类
激光熔覆
熔覆材料
选择熔覆材料时，需要考 虑其与基材的相容性、熔 点、稀释率等因素。
熔覆层组织
熔覆层的组织结构取决于 熔覆材料、工艺参数以及 基材特性。
涂层厚度
涂层的厚度需要根据使用要求和 工艺参数来确定。
涂层附着力
涂层与基材之间的附着力对涂层 的寿命和性能有重要影响。
03
激光表面处理设备与材料
激光表面处理设备
激光器
激光器是激光表面处理技术的核心设备，其性能直接影响 处理效果。常见的激光器类型包括CO2激光器、光纤激光 器和固体激光器等。
加工头
表面处理
02
根据需求，对工件表面进行抛光、涂覆等处理，提高表面质量
。
质量检测
03
对加工后的工件进行质量检测，确保符合要求。
05
激光表面处理质量检测与评估
激光表面处理质量检测方法
光学检测法
利用光学原理，通过反射、散射等手段检测 表面形貌、粗糙度等参数。
铝及其合金的表面处理技术
铝及其合金的表面处理技术全球铝的产量仅次于铁。
铝和铝合金密度小且易加工。
并且可以制造成形状十分复杂的零件，因而它在工业中的应用日益广泛，但是铝及其合金易产生晶间腐蚀，表面硬度低、不耐磨损。
国内外都在采取各种方法对铝及其合金表面进行改质处理，以获得各项优良性能，拓宽其应用范围。
作者讨论了铝及其合金的表面处理技术，简述了其应用，并对该领域目前研究的热门课题——微弧氧化及激光处理进行了介绍。
1电镀、抛光和砂面处理铝及其合金的电镀一般是为了改善装饰性，提高表面硬度和耐磨性，降低摩擦系数，改善润滑性，提高表面导电性和反光率等而进行的。
由于铝对氧有很强的亲和力，表面总是有氧化膜存在，铝属于两性金属，在酸性溶液和碱性溶液中都不稳定。
铝的膨胀系数较绝大多数金属的大，铬为7X10-6)，所以镀层易脱落，又由于镀铝常含有砂眼、气孔等缺陷．在电镀过程中，砂眼和气孔中常会滞留溶液和氢气。
影响镀层与基体的结合力，所以直接在铝及其合金上电镀很困难。
铝及其合金的电镀效果主要取决于表面准备情况。
镀前一般进行机械处理，有机溶剂除油，化学除油、碱浸蚀、出光等处理。
铝及其合金的镀前处理及电镀工艺有下列几种：(1)化学浸锌呻电镀铜+电镀其他镀层；(2)电镀薄锌层一电镀铜一电镀其他镀层；(3)化学镀镍一电镀厚镍；(4)电镀镍一电镀其他镀层；(5)阳极氧化呻电镀其他镀层；(6)铝合金一步法镀铜—)电镀其他镀层1，铝及其合金的抛光多年来普遍采用三酸抛光工艺，该工艺温度高、时间短，亮度好，但一般只能单根抛光，无法批量生产，而且产生的黄烟对人体有害。
电解抛光的含磷和铬酸的废水处理一般厂家难以解决，且生产中耗电量很大。
为此，目前市场已推出无黄烟两酸抛光新工艺，只需在磷酸、硫酸中加入少量添加剂(其成本接近硝酸)即可在80~100°C下操作0.5-3.0min,其光亮度略次于三酸处理[2],但解决了环境污染问题+ 砂面处理和亚光处理是目前国外铝建材表面处理的流行工艺。
激光表面处理的原理
激光表面处理的原理
激光表面处理是一种利用激光能量对工件表面进行物理或化学改变的技术。
其原理主要包括光照作用、能量传递和化学反应三个方面。
首先，光照作用是指激光光束照射到材料表面时，光子与材料表面原子或分子之间发生相互作用。
激光光子具有较大的能量和较短的波长，能够激发材料表面的电子跃迁，使得原子和分子处于激发态。
这些激发态的原子和分子会产生吸收、散射、透射等现象，从而引起材料表面的物理变化。
其次，能量传递是指激光能量在材料表面的传递过程。
激光光束在照射材料表面时，会被部分吸收。
吸收的能量会被材料内部的原子或分子吸收，使其产生热传导现象，使材料表面温度升高。
随着激光能量的传递，材料表面的温度会发生变化，从而引起材料的热效应。
最后，化学反应是指激光能量在材料表面引起的化学变化。
激光能量的高浓度聚集会导致材料表面的局部温度升高，达到化学反应的临界温度，从而促使材料表面的化学反应发生。
这些化学反应包括热化学反应、光化学反应、气氛反应等，能够改变材料表面的化学成分、组织结构和物理性能。
综上所述，激光表面处理技术通过光照作用、能量传递和化学反应等方式，实现对材料表面的物理或化学改变，从而达到改善材料表面性能、增强材料耐磨性、增加材料附着力等目的。
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。
激光表面处理
6
激光的特征
▪ 2、亮度高 所谓亮度，是光源在单位面积上向某一方向 的单位立体角内发射的光功率。亮度与发光 面积与光源的发散角成反比，与发射的功率 成正比。激光束的面积比普通光源的发光面 积小得多。激光的发散角是普通光源的几百 万分之一，所以亮度很高。至今为止，只有 氢弹爆炸的瞬间所产生的闪光，才可与之相 比。
能。
Fe基材料： 105W/cm2，1.855ms达到升华温度 107W/cm2，0.186μs达到升华温度
2
激光技术
激光(laser)一词来源于译音 “莱塞”港、台、澳 等地称为“镭射”。原意是受激辐射的光放大。 1964年，我国科学家钱学森教授建议把当时流行 的“莱塞”、和“光量子放大器”等名称统一起 来，定名为“激光”，一直沿用至今。激光的最 初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文 名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。 意思是“受激辐射的光放大”。也就是说，激光 是一种光，是一种受激辐射产生的光放大。
14
激光加工的特点
▪ 不需要加工工具，不存在工具损耗 ▪ 几乎能加工所有的材料（对透明材料，采取
色化和打毛措施，仍可加工） ▪ 加工速度快、效率高、热影响区小 ▪ 适应于加工深的微孔、窄缝直径可小至几个
微米
15
激光表面处理的特点
▪ 改性层有足够的厚度（0.1~1.0mm） ▪ 结合状态好。改性层内部及与基体材料之间是致密
9
激光与普通光的区别
▪ 激光的发光机理与普通光有很大不同。普通光是由 自发辐射产生的，而激光是由发射放大而产生的。 自发辐射过程中产生的光子没有统一的步调，不仅 辐射出的光子有先有后，波长有长有短，而是传播 方向也不一致，射向四面八方。物理学上把自发辐 射产生的光称为非相干光。受激辐射产生的光子在 频率、相位、振动方向和传播方向上均与诱发光子 完全相同。这种受激辐射产生的光称为相干光。受 激辐射会产生光放大效应：受激辐射过程产生并放 大的光，就是激光。可见，受激辐射放大就是激光 产生的机理。
激光的特征
▪ 2、亮度高 所谓亮度，是光源在单位面积上向某一方向 的单位立体角内发射的光功率。亮度与发光 面积与光源的发散角成反比，与发射的功率 成正比。激光束的面积比普通光源的发光面 积小得多。激光的发散角是普通光源的几百 万分之一，所以亮度很高。至今为止，只有 氢弹爆炸的瞬间所产生的闪光，才可与之相 比。
能。
Fe基材料： 105W/cm2，1.855ms达到升华温度 107W/cm2，0.186μs达到升华温度
2
激光技术
激光(laser)一词来源于译音 “莱塞”港、台、澳 等地称为“镭射”。原意是受激辐射的光放大。 1964年，我国科学家钱学森教授建议把当时流行 的“莱塞”、和“光量子放大器”等名称统一起 来，定名为“激光”，一直沿用至今。激光的最 初中文名叫做“镭射”、“莱塞”，是它的英文 名称LASER的音译，是取自英文Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的各单词的头一个字母组成的缩写词。 意思是“受激辐射的光放大”。也就是说，激光 是一种光，是一种受激辐射产生的光放大。
14
激光加工的特点
▪ 不需要加工工具，不存在工具损耗 ▪ 几乎能加工所有的材料（对透明材料，采取
色化和打毛措施，仍可加工） ▪ 加工速度快、效率高、热影响区小 ▪ 适应于加工深的微孔、窄缝直径可小至几个
微米
15
激光表面处理的特点
▪ 改性层有足够的厚度（0.1~1.0mm） ▪ 结合状态好。改性层内部及与基体材料之间是致密
9
激光与普通光的区别
▪ 激光的发光机理与普通光有很大不同。普通光是由 自发辐射产生的，而激光是由发射放大而产生的。 自发辐射过程中产生的光子没有统一的步调，不仅 辐射出的光子有先有后，波长有长有短，而是传播 方向也不一致，射向四面八方。物理学上把自发辐 射产生的光称为非相干光。受激辐射产生的光子在 频率、相位、振动方向和传播方向上均与诱发光子 完全相同。这种受激辐射产生的光称为相干光。受 激辐射会产生光放大效应：受激辐射过程产生并放 大的光，就是激光。可见，受激辐射放大就是激光 产生的机理。
激光熔覆技术2024方案
激光熔覆技术2024方案在激光熔覆技术的实施过程中，主要包括以下几个步骤：激光器的选择和调试、底材的选择和处理、熔覆材料的选择和粉末的制备、激光熔覆过程的参数设置和优化以及激光熔覆后的工艺控制和表面处理。
首先，对激光器的选择和调试是激光熔覆技术实施的重要步骤之一、根据需要熔覆的材料种类和厚度，选择合适的激光器功率和波长，以保证能够达到所需的熔覆效果。
在调试过程中，需要对激光器的参数进行调整，以达到稳定的激光输出和合适的熔覆过程参数。
其次，底材的选择和处理也是影响熔覆效果的重要因素。
不同材料的底材选用和处理方法不同。
常见的底材有钢、铝合金、镍合金等。
底材的表面需要经过粗糙化处理，以提高熔覆层和底材的结合强度。
常见的处理方法有喷砂、喷丸等。
然后，熔覆材料的选择和粉末的制备也是激光熔覆技术实施过程中的重要环节。
熔覆材料的选择需要根据所需的材料性能和应用要求，选择合适的合金、陶瓷等材料。
而粉末的制备过程中则需要考虑到粉末的粒度、成分和均匀性等因素，以确保熔覆层的质量和性能。
接下来，激光熔覆过程的参数设置和优化是确保熔覆质量的关键。
熔覆过程中的激光功率、扫描速度、扫描模式等参数的选择需要根据材料的熔点、热导率和热膨胀系数等因素来确定。
通过合理的参数设置和优化，可以实现熔覆层的均匀性和致密性，提高熔覆层的性能。
最后，激光熔覆后的工艺控制和表面处理也是确保熔覆效果的重要环节。
在熔覆后，需要对材料进行冷却和固化处理，以达到所需的组织结构和性能。
同时，激光熔覆后的材料表面一般会出现氧化、裂纹等现象，需要进行表面处理，如抛光、喷涂等，以改善表面光洁度和质量。
综上所述，2024年激光熔覆技术的实施方案主要包括激光器的选择和调试、底材的选择和处理、熔覆材料的选择和粉末的制备、激光熔覆过程的参数设置和优化以及激光熔覆后的工艺控制和表面处理。
通过合理的实施方案，可以实现高效、高质量的激光熔覆处理。
2024年激光熔覆市场前景分析
2024年激光熔覆市场前景分析激光熔覆是一种先进的表面处理技术，通过使用激光束将金属粉末熔化并覆盖在基材表面上，从而在不改变基材性质的同时增加材料的耐磨、耐蚀和耐高温等性能。
随着制造业的不断发展和对高性能材料需求的增加，激光熔覆技术在各个行业中的应用前景广阔。
市场需求驱动因素1.高性能材料需求增加：随着科技的进步和工业自动化的推进，对高性能材料的需求不断增加，激光熔覆技术能够满足制造业对高质量材料的需求。
2.节能减排政策的推动：全球范围内的环保压力不断增加，各国都出台了一系列的节能减排政策。
激光熔覆技术相比传统热处理技术更加节能环保，符合绿色制造的发展趋势。
3.先进制造业的发展：激光熔覆技术在航空航天、汽车制造、电子设备等领域具有广泛的应用前景。
随着先进制造业的不断发展，对激光熔覆技术的需求将持续增长。
市场前景分析1.航空航天领域: 航空航天领域对材料的性能和质量要求非常高，激光熔覆技术可以提供高性能材料，并且能够实现复杂形状零件的加工。
激光熔覆技术在航空航天领域的应用前景广阔。
2.汽车制造业：汽车制造业对材料的强度、耐磨和耐蚀性能有着严格的要求。
激光熔覆技术可以提供高性能材料，并且能够实现局部修复和修饰，延长汽车零部件的使用寿命。
3.电子设备制造业：电子设备制造业对材料的导热性能、电磁性能和耐腐蚀性能有着高要求，激光熔覆技术可以实现高精度加工，并且能够实现局部修复和修饰，满足电子设备制造业对高性能材料的需求。
4.石油化工行业：石油化工行业对材料的耐腐蚀性能要求非常严格，激光熔覆技术可以提供高性能耐腐蚀材料，并且能够实现复杂形状零件的加工，满足石油化工行业对高性能材料的需求。
挑战与未来发展趋势尽管激光熔覆技术在各个行业中具有广阔的应用前景，但也面临着一些挑战。
1.设备成本较高：激光熔覆设备的价格相对较高，这对于中小型企业来说可能是一个不小的负担，限制了技术的推广应用。
2.技术标准有待统一：激光熔覆技术目前尚缺乏统一的技术标准，这导致不同厂商的设备和材料之间存在差异，限制了技术的应用范围。
激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法与制作流程
本技术提供了一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，属于飞机铝合金蒙皮加工技术领域，所述方法包括采用激光处理装置中的振镜控制激光的扫描路径，在飞机铝合金蒙皮表面刻蚀出不同的纹理表面，扫描速度2000mm/s，频率90kHz，脉宽0.35μs，扫描次数1次，间距0.3mm，光斑直径50μm，功率24W。
通过改变激光的扫描路径使铝合金表面刻蚀出纹理结构，来增加铝合金蒙皮的面粗糙度，表面浸润性，以此来增加铝合金表面涂层的附着力。
权利要求书1.一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，所述方法包括采用激光处理装置中的振镜控制激光的扫描路径，在飞机铝合金蒙皮表面刻蚀出不同的纹理表面，扫描速度2000mm/s，频率90kHz，脉宽0.35μs，扫描次数1次，间距0.3mm，光斑直径50μm，功率24W。
2.根据要求1所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，激光在飞机铝合金蒙皮表面产生的凹坑直径为45-55μm，凹坑的形状近似为圆形，凹坑叠加而成形成扫描路径。
3.根据要求2所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，凹坑直径为50μm。
4.根据要求1所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，纹理表面为菱形。
5.根据要求1所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，纹理表面为正方形。
6.根据要求1所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，所述激光处理装置包括载物台，所述载物台的上方设置有激光加工头，所述激光加工头与电脑服务器电连接，所述电脑服务器还与激光器电连接，所述激光器发射激光束进入所述激光加工头的输入端，所述激光加工头将激光束向下照射于所述载物台上部的飞机铝合金蒙皮表面，所述激光加工头由六轴机械臂控制。
7.根据要求5所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，所述六轴机械臂的下部设置有固定支座。
8.根据要求5所述的一种激光刻蚀铝合金表面纹理化的方法，其特征在于，所述激光加工头中设置有用于调节激光束扫描路径的振镜。
激光表面处理技术在制造业中的应用
激光表面处理技术在制造业中的应用一、激光表面处理技术简介激光表面处理技术（LSP）是一种采用激光作为能量源，对金属表面进行加工，通过物理或化学反应改变表面形态、结构和性能的新型表面处理技术。
与常规的机械加工、化学处理等表面处理方法相比，LSP技术具有精度高、速度快、成本低等优点，被广泛应用于汽车、航空航天、电子、生物医药等制造业领域。
二、激光表面处理技术的应用1.微加工制作模具LSP技术可以在金属表面上制造各种微细结构和小孔，用于模具加工。
激光微细加工技术可将激光聚焦在锅底的特定位置进行加工，因此可以制作出具有高几何形状精度的微细结构。
该方法能够制作出更细致、更复杂的产品，而且生产效率高、成本低，增强了制造业的竞争力。
2.表面改性处理LSP技术可通过改变材料表面形态和结构以及化学反应来改善金属的表面性能。
通过表面处理后基材表面的粗糙度、耐磨性、抗腐蚀性及润滑性等性能得到了显著的提升，解决了一些传统的表面改性方法所存在的问题。
因此，LSP技术广泛应用于汽车、航空航天等制造业领域。
3.薄膜生长LSP技术已经被广泛应用于化学气相沉积（CVD）和分子束外延（MBE）等化学制备过程的表面改性。
在这些过程中，激光作为一种热能源被应用于催化剂的制备、表面清洗以及形成薄膜过程中的化学反应。
4.叠加制造LSP技术还可以用于材料的叠加制造。
通过在材料表面熔化部分或全部金属粉末，可以得到具有高质量的3D叠加物。
利用激光作为加热源，利用粉末喷射头沉积金属粉末，构建三维形状的零件。
该方法能够制造更为复杂的产品，能够解决传统的制造方法所存在的缺陷。
三、结语随着制造业的快速发展，需要更高品质的产品，而激光表面处理技术的发展随着产业的发展得到了广泛应用。
LSP技术涉及了化学、物理、热力学和传热学等学科，是一种非常重要的表面处理方法。
未来，LSP技术将不断被改进和完善，满足制造业的需求，使制造业更加高效、快捷和环保。
激光清洗技术在铝合金模板清洗中的应用
文章编号：1009—4539(2021)增1-0275-04激光清洗技术在铝合金模板清洗中的应用薛情(北京中铁建建筑科技有限公司北京100040)摘要：针对返厂铝合金模板的清洗，目前行业內采用的主要清洗方式为抛丸清洗和水清洗,但受抛丸清洗和水清洗的技术特性的限制，二者在清洗效果方面均有一定的缺陷。
提出一种新思路，即采用激光清洗技术完成返厂铝合金模板的清洗，激光脉冲辐射铝合金模板表面，混凝土残渣和喷涂层颗粒产生高频振动，使其与铝合金分离以达到清洗的效果。
应用该方式，可以实现在不影响铝合金模板力学性能和外观质量的情况下，达到完全去污的目的。
同时以激光清洗技术为核心，设计一套自动化清洗设备，使清洗过程更加智能、高效。
关键词：铝合金模板激光清洗喷涂层中图分类号：TN249；TU755.2文献标识码：A DOI&10.3969/j.issn.1009-4539.2021.S1.067Application of Laser Cleaning Technology in Cleaning Aluminum Alloy TemplateXUEQing(Beijing China Railway Construction Building and Technology Co.Ltd.-Beijing100040,China)Abstract:For the cleaning of returned aluminum alloy templates,the main cleaning methods used in the industry are shot blasting and water cleaning,but due to the technical characteristics of shot blasting and water cleaning,both have certain defects in terms of cleaning effect.This paper proposes a new idea,that is,to use laser cleaning technology to clean back-work aluminum aloy templates,laser pulse radiation aluminum aloy template suWaces,high-frequenct vibration of concrete residues and spray coating particles,so that they can separate them from aluminum aloy to achieve cleaning ing this method,it can achieve the goal of complete decontamination without tfecting the mechanical peWormanco and appearance quality of aluminum Cloy templates.At the same hme,with laser cleaning technology as the core,an automaho cleaning equipment is designed to make the cleaning process more intelligent and effcient.Key words:aluminum Hoy template；laser cleaning；spray coating1前言铝合金模板的清洗是保证铝合金模板完成多次周转使用的重要工作步骤之一，如何保证在不破坏模板本身性能和质量要求的前提下更好地达到清洗效果是本次研究的重点内容’激光清洗技术是一种高效、环保的清洗技术,目前已在除锈、除漆、晶片表面处理等方面得到了广泛的应用，激光清洗技术本身已逐渐趋于成熟水平，因此研究激光清洗技术在铝合金模板清洗中的应用具有足够的可行性。
2024铝合金t351热处理工艺
2024铝合金t351热处理工艺
2024 铝合金 T351 是一种高强度、高硬度的铝合金，常用于制造飞机、汽车、船舶等制造业中的零件。
为了获得最佳的性能，通常会进行热处理工艺来强化铝合金。
以下是 2024 铝合金 T351 热处理工艺:
1. 预热：将铝合金工件加热至高温并保持一段时间，以消除加工应力和均匀化合金元素。
通常预热温度为 500-600°C，时间根据工件大小和形状而定，一般在 10-30 分钟之间。
2. 淬火：将预热后的铝合金工件迅速加热至高温 (一般大于850°C),并在水中或油中快速冷却，以获得镜面硬度和高强度。
淬火后，铝合金工件需要在空气中冷却并室温存放。
3. 回火：将淬火后的铝合金工件加热至高温，一般大于 300°C，并在空气中冷却，以消除淬火应力和提高韧性。
回火后，铝合金工件需要室温存放。
4. 电镀：热处理后的铝合金工件可以进行电镀，以获得更好的表面质量和性能。
常见的电镀工艺包括锌合金电镀、铝合金电镀等。
需要注意的是，不同的热处理工艺会影响 2024 铝合金 T351 的性能和质量，因此需要根据具体需求选择适合的热处理工艺。
同时，热处理工艺需要严格控制温度、时间、冷却方式等参数，以确保铝合金工件达到所需的性能和质量。
2024铝合金t351热处理工艺
2024铝合金t351热处理工艺
2024 铝合金是常见的一种铝合金材料，常用于制造汽车、航空、航天等领域中的应用。
T351 是一种表面热处理工艺，常用于提高2024 铝合金的硬度和耐磨性。
以下是 2024 铝合金 T351 热处理工艺的细节:
1. 预处理：在实施 T351 热处理之前，应对 2024 铝合金材料进行预处理，以确保表面干净，无油脂或其他污染物。
2. 加热：将 2024 铝合金材料放置在热炉中，加热至预定温度，通常为 1050-1100 摄氏度。
3. 保温：在加热过程中，需要进行保温，以确保材料均匀加热，并防止过热或烧焦。
4. 冷却：保温结束后，需要将 2024 铝合金材料缓慢冷却，以避免突然冷却导致材料变形或开裂。
5. 表面处理：冷却结束后，可以对 2024 铝合金材料进行表面处理，例如抛光、打磨、氧化等。
6. 检验：处理结束后，需要进行检验，以确保 2024 铝合金材料的硬度和耐磨性符合要求。
需要注意的是，T351 热处理工艺需要严格控制加热时间和温度，以确保 2024 铝合金材料得到最佳的性能表现。
同时，在进行热处理过程中，需要严格遵守安全操作规程，以防止意外发生。
铝合金表面处理标准
铝合金表面处理标准一、前处理铝合金表面处理的前处理包括除尘、去油、酸洗等步骤，以去除铝合金表面的杂质、氧化膜和油污等，提高表面光滑度和附着力。
二、阳极氧化阳极氧化是铝合金表面处理的一种常见方法，通过阳极氧化工艺，在铝合金表面形成一层致密的氧化膜，提高表面耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性。
阳极氧化膜的厚度和颜色可以根据需要进行调整。
三、染色处理染色处理是通过化学或物理方法将染料吸附到铝合金表面，改变表面颜色和外观。
常用的染色方法包括化学染色、电解染色和真空镀膜等。
四、钝化处理钝化处理是通过化学方法在铝合金表面形成一层致密的钝化膜，提高表面的耐腐蚀性和抗老化性。
常用的钝化液包括铬酸盐钝化液、氟锆酸盐钝化液等。
五、喷涂处理喷涂处理是在铝合金表面喷涂一层涂料，以改变表面颜色、保护表面免受腐蚀和磨损。
喷涂材料可以根据需要进行选择，如油漆、塑料等。
六、电泳处理电泳处理是通过电泳工艺将涂料均匀地涂覆在铝合金表面，形成一层均匀、光滑的保护膜。
电泳处理具有涂层均匀、附着力强、耐腐蚀性高等优点。
七、热喷涂处理热喷涂处理是通过高温火焰将涂料熔化并喷射到铝合金表面，形成一层耐磨、耐腐蚀的保护层。
热喷涂处理具有涂层厚度大、附着力强等优点。
八、激光处理激光处理是一种高精度、高效率的表面处理方法，可用于铝合金表面的打标、刻蚀、熔覆等。
激光处理具有加工精度高、速度快、成本低等优点。
九、抛光处理抛光处理是通过机械或化学方法将铝合金表面抛光成镜面或亚镜面，提高表面光洁度和外观质量。
抛光处理可以采用手工抛光、机械抛光或化学抛光等方法。
十、镀铬处理镀铬处理是在铝合金表面电镀一层铬层，以提高表面的硬度和抗腐蚀性。
镀铬层具有硬度高、耐腐蚀性强等优点，但成本较高。
激光表面处理
建筑业
水泥搅拌浆 砖成型机桥与心轴强化等修复 鼓风机叶片 易磨损传送零部件 滚炉拖轮、各类轴承、轴套等
印刷工业
造纸烘缸、压辊等修复。 印刷机油墨滚筒强化与修复 印刷辊轮表面强化与修复 印染设备修复与防腐
电机轴激光熔覆修复
风机叶片激光修复
水泵轴激光修复
液压杆修复
煤矿截齿熔覆修复
船舶
船用曲轴修复 舵杆修复 船用缸套修复 联轴节内胆修复 联轴节外套修复 抛锚机传动轴修复
石油石化
阀门、阀芯的激光熔覆防腐 连接螺纹淬火 石油钻头的激光强化 耐磨套激光熔覆
矿山机械
减速机齿轮修复 剥离机节齿联部位激强化 矿井液压支柱表面损伤修复 大型提升机修复 翻斗车零件修复 分粒过滤网强化与修复 煤碳运送丝杆强化与修复
汽车模具激光淬火
高速齿轮轴激光淬火
大型辊轴表面激光淬火
激光熔覆应用举例
冶金
支撑辊轴颈位的磨损修复 板线材的扁头套修复 风机叶片磨损修复 万向节套筒、交叉头修复 管材生产线 V 形传辊表面强化 线材生产线导卫锟的表面强化 轧辊的表面毛化处理 轧辊表压挤伤沟在线修复 轧辊颈轴磨损的修复 输送辊道修复与强化 轧机垫板修复、防腐与耐磨处理 钼顶头的表面强化 飞剪表面修复与强化 减速机箱机修复与强化 钼顶头的表面强化
激光表面处理基本工艺
激光熔覆
激光熔覆技术是一新型、高效、无接触、便捷加工的重要手段，其利用自动送粉器将 粉末送到激光熔池中或预置粉末， 使合金粉末与基体同时熔化， 形成金属覆盖层的工 艺过程。激光熔覆是一种冶金结合，既具有传统埋弧焊所具有的结合力强、不脱落的 特点，同时又具有喷涂结合所具有的工件变形小的特点，不破坏工件的调质性能，适 用于承受大载荷、高速运动部件的修复。在激光光源能够入射、工件可装夹、了解工 件工况与基材成分的前提下，激光熔覆几乎可修复所有因磨损而导致其失效的零件。
材料的激光加工与表面处理方法
材料的激光加工与表面处理方法激光加工和表面处理技术是材料科学和工程中的重要分支。
激光加工技术可以精确地削减、切割和焊接各种材料，而表面处理技术可以改善材料的性能，例如耐腐蚀性、耐磨损性和阻燃性能。
本文将介绍几种常见的材料激光加工和表面处理方法。
一、激光切割技术激光切割技术是目前工业界广泛使用的一种材料加工技术。
激光切割是通过高能量密度激光束对材料表面进行局部加热和熔化，进而将材料切割成所需形状。
与传统切割方法相比，激光切割具有高精度、高效率和无接触加工的优点。
激光切割可以用于各种材料的切割，包括金属、非金属、塑料等。
其中，金属材料的激光切割应用最为广泛。
在金属材料激光切割中，常用的激光源为CO2激光器和光纤激光器。
激光切割的精度和效率取决于激光功率、加工速度、切割深度等因素。
二、激光打标技术激光打标技术是一种将字母、数字、图案等标记在材料表面的加工方法。
激光打标具有不损伤材料表面、标记速度快、标记精度高等优点。
激光打标可用于金属、陶瓷、玻璃、塑料等材料，并可在不同材料表面形成高反差度、高质量的标记。
激光打标技术可以应用于工业、医疗、电子等各个领域。
其中，在电子行业中应用较多，例如印刷电路板上的标记、手机、电脑等电子产品的标记等。
三、激光焊接技术激光焊接技术是一种通过激光加热材料表面使其熔化，然后将两个或多个材料焊接在一起的方法。
激光焊接技术具有快速、高精度、无损伤等优点。
激光焊接可以用于金属、塑料、陶瓷等材料的焊接。
激光焊接在汽车、航空、电子、医疗等领域中应用广泛。
例如，汽车制造中常用的铝合金焊接、电子产品中常用的微细元器件焊接等。
四、表面处理技术表面处理是一种通过物理、化学方法改善材料表面性能的技术。
表面处理可以提高材料的耐腐蚀性、耐磨损性、阻燃性等特性。
常用的表面处理方法包括电镀、喷涂、阳极氧化、等离子体表面改性等。
其中，激光表面改性技术是近年来发展的一种新技术。
激光表面改性技术可通过激光作用产生高温、高压等条件，使材料表面形成新的化学、物理结构，从而提高其性能。
激光表面处理技术
激光表面处理工艺
（2）有色金属系 在铝合金中加入合金元素的激光表面合
金化有大量的研究。例如以Si合金化可达到 的硬度是200HV，以Cu合金化可达300HV，以 Fe合金化可达300～500HV，
激光表面处理技术
（3）金属硅化物 激光表面合金化另外一个应用领域是制
作硅上面的金属触点。1978年 Poate等 人用双频激光辐照，把Pt，Pd和Ni膜合 金化到Si中，试样表面被熔化并在横向产 生非常均匀的合金层，其平均成分可通过 改变膜厚和激光功率在一定的范围内变化 。用连续波激光加热固体有可能形成单相 硅化物。
激光表面淬火
激光淬火又称为激光相变硬化, 是指以高能密度的激 光束照射工件表面, 使其需要硬化部位瞬间吸收光能 并立即转化为热能, 从而使激光作用区的温度急剧上 升形成奥氏体, 经随后的快速冷却, 获得极细小马氏 体和其他组织的高硬化层的一种热处理技术。
激光表面淬火特点
（1）材料表面的高速加热和高速自冷。加热速 度可达10⁴~ 109 ℃/s, 冷却速度可10⁴℃/s, 这就有利于提高扫描速度及相应的生产率。
( 2) 激光淬火处理后的工件表面硬度高, 通常 比
常规淬火硬度高5%~20%, 可获得极细的硬 化层组织。
( 3) 由于激光加热速度快, 因而热影响区小, 淬火应力及变形小。一股认为激光淬火处理几 乎不产生变形, 而且相变硬化可以使表面产生 大于4 000 MPa 的压应力, 有助于提高零件的 疲劳强度; 但厚度小于5mm 的零件其变形仍不 可忽视。 ( 4) 可以对形状复杂的零件和不能用其它常 规方法处理的零件进行局部硬化处理, 如具有 沟槽的零件。
( 3) 粉末选择几乎没有任何限制,特别是 低 熔点金属表面熔敷高熔点合金；
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31
圆形小颗粒均匀分布表面，进一步推测可能是化学成分发生了变 化，这种变化可能也有利于提高界面结合
32
• 结论
• 1 激光表面处理在提高粘结断裂能方面与其 他方法相比有明显优势； • 2 通过对改性后微观及纳米形貌的研究，认 为基体与粘结剂结合为机械互锁，也可能 为化学健结合； • 3 指出下一步研究方向为界面结合的持久 性以及辐射表面化学改性的本质。
34
第三，激光渗碳、硼、金属。激光渗碳和传统的体 渗碳相比较，突出的优点是工艺时间非常短。激光 渗金属的特点是渗透层合金元素的浓度大大超过其 平衡浓度。 第四，激光改性与常规热处理复合。 第五，激光改性与离子注入改性复合。 第六，激光与等离子复合的表面改性。 可以预期，随着人们对于各种激光与材料相互作 用的研究和认识的深化，以及工艺研究的进展，不 仅现有各种新方法会逐步完善和实用化而且必将不 断地出现更多的材料表面激光改性新技术。
16
1.4 激光表面技术
• 激光表面强化技术
• • • • 激光相变硬化 激光表• • • • • 激光气相沉积 激光化学热处理 激光非晶化 激光毛化 激光清洗
17
2 文献内容
2.1 AA2024铝合金激光涂覆Ti–Al–Fe–B涂层的 微结构和耐磨性研究
7
– 1960年年中，IBM实验室利用CaF2中的三价铀制成了第 一台四能级固体激光器； – 1960年12月，BELL实验室的Javan，Bennett和 Herriott制成了第一台氦氖气体激光器； – 1962年，GaAs半导体激光器； – 1963年，液体激光器； – 1964年，CO2激光器； – 1964年，离子激光器； – 1964年，Nd：YAG固体激光器； – 1965年，HCl化学激光器； – 1966年，生物染料激光器；
• 铝及其合金具有高的比强度、导电导热、抗腐蚀等优良性 能；但是其硬度及耐磨性低，限制了它的应用。 • 激光诱导原位合成TiB2 、Ti3B4复合微粒增强金属基复合材 料，可显著提高AA2024铝合金的耐磨性。
18
• 材料和试样制备
AA2024铝合金的化学组成 成分 质量分数 （wt%） Cu 3.8-4.9 Mg 1.2-1.8 Mn 0.3-0.9 Zn 0.25 Al 余量
5
1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了 光电效应等现象，并因此获得1921年诺贝尔物理学 奖；从此，光的波粒二象性 成为光学理论中最 重要和著名的理论学说。
光波的描述
6
• 1917年，爱因斯坦在研究光的辐射过程中，提出 了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础； • 突破
– 1958年肖洛和汤斯提出了实现受激辐射的必要条件 ； 1958 标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台。 – 1960年5月，休斯实验室的Maiman和Lamb共同研制的 红宝石激光器发出了694.3nm的红色激光，这是公认的 世界上第一台激光器。
19
AA2020 标准 试样 （40mm×15mm ×15mm）
脱脂
丙酮清 洗
乙醇冲 洗
CO2激光 熔覆
手动混合粉末
粉末进给装置
熔池
20
• 结果与讨论
原位合成5个相中 有TiB2和Ti3B4的生 成，但两相的量很 难确定
21
涂层平均厚度0.4mm，基体与涂层无明显界面，说明界面有很好 的冶金结合
12
–受激吸收
• 处于低能级E1的一个电子，在 频率为ν 的辐射场作用（激励） 下，向E2能级跃迁并吸收一个 能量为hν 的光子，这一过程称 为受激吸收。
• 受激吸收是实现粒子数反转的 条件，为受激辐射做好准备。
13
– 受激辐射
• 处于激发态E2的粒子在外 界因素的诱发和刺激下 向低能态E1跃迁，同时辐 射一光子，处于高能态E2 的粒子会在这个光子的 刺激下向低能级E1跃迁， 并同时辐射出一个频率、 传播方向、振动方向均 与外来光子相同的光子。
27
• 2.2激光表面处理提高铝合金结构连结的粘附性
28
29
a、b、c随着能量密度的增加，断裂能增加，被认为是形成的表 面纹理结构，增加了机械健合的比表面积和结合点。
f可以看出实际透光率比名义透光率低？
30
a-b和d-e随能量密度的增加，气孔和水珠状颗粒增加 且均匀分布
C和f表面有明显的起伏，表面积大大增加
8
• 发展
– 更大 • 为了进行高能物理、热核聚变等方面的研究工 作，激光器产生的能量密度和功率不断提高。 • 现在世界上功率最大的激光器是美国的国家点 火工程（NIF）中使用的NOVA激光系统，其峰 值功率达到1015W。
9
– 更小
• 各种工业指示、标记、探测用的半导体激光器或者 半导体泵浦固体激光器向着小型化方向发展；
3
17世纪—对光的本性的探求：
• 微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛 顿； • 波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程， 惠更斯；
19世纪：
• 光的波动本性有了进一步发展，电磁场理论、 麦克斯韦方程组
4
• 19世纪下半叶发展起来的电磁场理论能够 解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振 和双折射等现象； • 然而到了20世纪初，出现了光电效应、黑 体辐射、光化学反应和康普顿散射等实验 现象，这些涉及到光与物质相互作用时能 量与动量交换特征的就无法用当时的经典 理论来解释。
10
–更集成 各种通信用的激光 模块，往往包含十 几个甚至几十个半 导体激光器，并且 集成了调制、功率 检测、温度监测等 功能模块。
11
1.2 激光的发光机理
• 受激辐射与自发辐射
– 自发辐射（Spontaneous emission）
• 处于高能级E2的电子自发的向 较低能级E1跃迁，并发射一个能 量为 hν = E 2 − E1 的光子，这种过程称为自射。 • 自发辐射特点：各个原子所发的光向空间各 个方向传播，是非相干光。
14
• 激光的振荡放大
粒子处于稳态能级
受激后实现粒子数反转 部分原子产生自发辐射
平行轴线的光子被反 复反射回工作物质， 激发更多的光子
谐振腔工作物质受激辐射与光放大过程
15
1.3 激光器
• 固体激光器：红宝石、Nd:YAG • 气体激光器：原子、分子、离子 • 液体激光器：染料激光器 • 新型激光器：光纤激光器、半导体激光器、 自由电子激光器、化学激光器
22
富Ti Al3Fe Al3Ti
23
黑白相间的两相为TiB2和Ti3B4
24
最高硬度出现在亚表面？
“浓度”与“稀释”两个机制相互作用的结果；
25
随着Ti+Fe coated B ↗ ，磨损量↘；试样E的磨损量是AA2024合 金的1/15.
26
• 结论 • 1. 涂层的微观结构由TiB2, Ti3B4, Al3Ti, Al3Fe and a-Al五相构成；其中TiB2, Ti3B4 为硬质相，随着Ti+Fe coated B 的增加， TiB2、 Ti3B4增加，耐磨性增加。 • 2.试样E的磨损量是AA2024合金的1/15，说 明激光原位合成TiB2, Ti3B4是提高基体耐 磨性的有效途径。
33
3. 未来的研究方向
• 激光表面改性技术是一项高新技术，近些年来发 展很快，用于金属结构材料，可提高制品的性能 和使用寿命，已获得巨大的经济效益。这项高新 技术的进一步发展，可望在更多的领域大显身手。
• 未来的研究可以分成以下几个方面
第一，激光烧蚀。 除油脱脂预处理；成本低、环境友好的 除漆方法；清除硅晶片表面的光刻胶； 第二，激光冲击加工。 激光冲击硬化提高使用性能；提高 致密或多孔金属材料表面的力学性能；
36
37
激光表面处理
---2024铝合金的激光表面处理
目录
1 激光概述
1.1 激光的发展与现状 1.2 激光的发光机理 1.3 激光器 1.4 激光表面处理技术
2 文献内容 3 未来研究方向 4 参考文献
2
1.1 激光的发展与现状
什么是激光？
激光：受激辐射谐振放大了的光。
激光有哪些特性？
• • • • 单色性 方向性 相干性 能量集中性
35
• 参考文献
• Jiang Xu , Wenjin Liu, Yide Kan, Minlin Zhong. Microstructure and wear properties of laser claddingTi–Al–Fe–B coatings on AA2024 aluminum alloy.Materials and Design 27 (2006) 405–410 • Chiara Spadaro, Carmelo Sunseri, Clelia ser surface treatments for adhesion improvement of aluminium alloys structural joints. Radiation Physics and Chemistry 76 (2007) 1441–1446 • 陈岁元，刘常升.材料的激光制备与处理技术. 北京：冶金工业出版社 , 2006.12
圆形小颗粒均匀分布表面，进一步推测可能是化学成分发生了变 化，这种变化可能也有利于提高界面结合
32
• 结论
• 1 激光表面处理在提高粘结断裂能方面与其 他方法相比有明显优势； • 2 通过对改性后微观及纳米形貌的研究，认 为基体与粘结剂结合为机械互锁，也可能 为化学健结合； • 3 指出下一步研究方向为界面结合的持久 性以及辐射表面化学改性的本质。
34
第三，激光渗碳、硼、金属。激光渗碳和传统的体 渗碳相比较，突出的优点是工艺时间非常短。激光 渗金属的特点是渗透层合金元素的浓度大大超过其 平衡浓度。 第四，激光改性与常规热处理复合。 第五，激光改性与离子注入改性复合。 第六，激光与等离子复合的表面改性。 可以预期，随着人们对于各种激光与材料相互作 用的研究和认识的深化，以及工艺研究的进展，不 仅现有各种新方法会逐步完善和实用化而且必将不 断地出现更多的材料表面激光改性新技术。
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1.4 激光表面技术
• 激光表面强化技术
• • • • 激光相变硬化 激光表• • • • • 激光气相沉积 激光化学热处理 激光非晶化 激光毛化 激光清洗
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2 文献内容
2.1 AA2024铝合金激光涂覆Ti–Al–Fe–B涂层的 微结构和耐磨性研究
7
– 1960年年中，IBM实验室利用CaF2中的三价铀制成了第 一台四能级固体激光器； – 1960年12月，BELL实验室的Javan，Bennett和 Herriott制成了第一台氦氖气体激光器； – 1962年，GaAs半导体激光器； – 1963年，液体激光器； – 1964年，CO2激光器； – 1964年，离子激光器； – 1964年，Nd：YAG固体激光器； – 1965年，HCl化学激光器； – 1966年，生物染料激光器；
• 铝及其合金具有高的比强度、导电导热、抗腐蚀等优良性 能；但是其硬度及耐磨性低，限制了它的应用。 • 激光诱导原位合成TiB2 、Ti3B4复合微粒增强金属基复合材 料，可显著提高AA2024铝合金的耐磨性。
18
• 材料和试样制备
AA2024铝合金的化学组成 成分 质量分数 （wt%） Cu 3.8-4.9 Mg 1.2-1.8 Mn 0.3-0.9 Zn 0.25 Al 余量
5
1905年，爱因斯坦提出光子假说并成功解释了 光电效应等现象，并因此获得1921年诺贝尔物理学 奖；从此，光的波粒二象性 成为光学理论中最 重要和著名的理论学说。
光波的描述
6
• 1917年，爱因斯坦在研究光的辐射过程中，提出 了受激辐射理论，为激光的出现奠定了理论的基础； • 突破
– 1958年肖洛和汤斯提出了实现受激辐射的必要条件 ； 1958 标志着激光作为一种新事物登上了历史舞台。 – 1960年5月，休斯实验室的Maiman和Lamb共同研制的 红宝石激光器发出了694.3nm的红色激光，这是公认的 世界上第一台激光器。
19
AA2020 标准 试样 （40mm×15mm ×15mm）
脱脂
丙酮清 洗
乙醇冲 洗
CO2激光 熔覆
手动混合粉末
粉末进给装置
熔池
20
• 结果与讨论
原位合成5个相中 有TiB2和Ti3B4的生 成，但两相的量很 难确定
21
涂层平均厚度0.4mm，基体与涂层无明显界面，说明界面有很好 的冶金结合
12
–受激吸收
• 处于低能级E1的一个电子，在 频率为ν 的辐射场作用（激励） 下，向E2能级跃迁并吸收一个 能量为hν 的光子，这一过程称 为受激吸收。
• 受激吸收是实现粒子数反转的 条件，为受激辐射做好准备。
13
– 受激辐射
• 处于激发态E2的粒子在外 界因素的诱发和刺激下 向低能态E1跃迁，同时辐 射一光子，处于高能态E2 的粒子会在这个光子的 刺激下向低能级E1跃迁， 并同时辐射出一个频率、 传播方向、振动方向均 与外来光子相同的光子。
27
• 2.2激光表面处理提高铝合金结构连结的粘附性
28
29
a、b、c随着能量密度的增加，断裂能增加，被认为是形成的表 面纹理结构，增加了机械健合的比表面积和结合点。
f可以看出实际透光率比名义透光率低？
30
a-b和d-e随能量密度的增加，气孔和水珠状颗粒增加 且均匀分布
C和f表面有明显的起伏，表面积大大增加
8
• 发展
– 更大 • 为了进行高能物理、热核聚变等方面的研究工 作，激光器产生的能量密度和功率不断提高。 • 现在世界上功率最大的激光器是美国的国家点 火工程（NIF）中使用的NOVA激光系统，其峰 值功率达到1015W。
9
– 更小
• 各种工业指示、标记、探测用的半导体激光器或者 半导体泵浦固体激光器向着小型化方向发展；
3
17世纪—对光的本性的探求：
• 微粒说：以经典方式运动着的微小粒子，牛 顿； • 波动说：以一定方式沿空间传输的波动过程， 惠更斯；
19世纪：
• 光的波动本性有了进一步发展，电磁场理论、 麦克斯韦方程组
4
• 19世纪下半叶发展起来的电磁场理论能够 解释光的反射、折射、干涉、衍射、偏振 和双折射等现象； • 然而到了20世纪初，出现了光电效应、黑 体辐射、光化学反应和康普顿散射等实验 现象，这些涉及到光与物质相互作用时能 量与动量交换特征的就无法用当时的经典 理论来解释。
10
–更集成 各种通信用的激光 模块，往往包含十 几个甚至几十个半 导体激光器，并且 集成了调制、功率 检测、温度监测等 功能模块。
11
1.2 激光的发光机理
• 受激辐射与自发辐射
– 自发辐射（Spontaneous emission）
• 处于高能级E2的电子自发的向 较低能级E1跃迁，并发射一个能 量为 hν = E 2 − E1 的光子，这种过程称为自射。 • 自发辐射特点：各个原子所发的光向空间各 个方向传播，是非相干光。
14
• 激光的振荡放大
粒子处于稳态能级
受激后实现粒子数反转 部分原子产生自发辐射
平行轴线的光子被反 复反射回工作物质， 激发更多的光子
谐振腔工作物质受激辐射与光放大过程
15
1.3 激光器
• 固体激光器：红宝石、Nd:YAG • 气体激光器：原子、分子、离子 • 液体激光器：染料激光器 • 新型激光器：光纤激光器、半导体激光器、 自由电子激光器、化学激光器
22
富Ti Al3Fe Al3Ti
23
黑白相间的两相为TiB2和Ti3B4
24
最高硬度出现在亚表面？
“浓度”与“稀释”两个机制相互作用的结果；
25
随着Ti+Fe coated B ↗ ，磨损量↘；试样E的磨损量是AA2024合 金的1/15.
26
• 结论 • 1. 涂层的微观结构由TiB2, Ti3B4, Al3Ti, Al3Fe and a-Al五相构成；其中TiB2, Ti3B4 为硬质相，随着Ti+Fe coated B 的增加， TiB2、 Ti3B4增加，耐磨性增加。 • 2.试样E的磨损量是AA2024合金的1/15，说 明激光原位合成TiB2, Ti3B4是提高基体耐 磨性的有效途径。
33
3. 未来的研究方向
• 激光表面改性技术是一项高新技术，近些年来发 展很快，用于金属结构材料，可提高制品的性能 和使用寿命，已获得巨大的经济效益。这项高新 技术的进一步发展，可望在更多的领域大显身手。
• 未来的研究可以分成以下几个方面
第一，激光烧蚀。 除油脱脂预处理；成本低、环境友好的 除漆方法；清除硅晶片表面的光刻胶； 第二，激光冲击加工。 激光冲击硬化提高使用性能；提高 致密或多孔金属材料表面的力学性能；
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37
激光表面处理
---2024铝合金的激光表面处理
目录
1 激光概述
1.1 激光的发展与现状 1.2 激光的发光机理 1.3 激光器 1.4 激光表面处理技术
2 文献内容 3 未来研究方向 4 参考文献
2
1.1 激光的发展与现状
什么是激光？
激光：受激辐射谐振放大了的光。
激光有哪些特性？
• • • • 单色性 方向性 相干性 能量集中性
35
• 参考文献
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