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第一章 概论 1

1.1 激光的特性和发展简史 1

1.1.1 激光的特性 1

1.1.2 激光技术发展简史 2

1.2 激光加工的特点、类型和应用 4

1.2.1 激光加工的特点 4

1.2.2 激光加工的类型和应用 5

1.2.3 激光加工系统的基本概念 6

1.3 国外激光加工现状及发展预测 7

1.4 我国激光加工现状及发展预测 10

2.1.1 氦-氖激光器 13

2.1 气体激光器 13

第二章 激光加工设备 13

2.1.2 氩离子激光器 15

2.1.3 CO2激光器 18

2.1.4 准分子激光器 31

2.2 固体激光器 33

2.2.1 引言 33

2.2.2 常用的激光工作物质 35

2.2.3 泵浦光源 40

2.2.4 固体激光器电源 48

2.3 激光器的输出特性与测量 61

2.3.1 能量与功率 61

2.3.2 光束模式与发散角 63

2.3.3 尖峰结构及脉宽 66

2.3.4 光的偏振 70

2.4 激光加工设备的光学系统 72

2.4.1 光学系统的功能及选用原则 72

2.4.2 光束聚焦 73

2.4.3 其它的光学元件 79

2.5 加工机及控制系统 84

2.5.1 激光加工机的结构形式 84

2.5.2 二坐标、三坐标、五坐标加工机和数控系统 85

2.5.3 激光机器人 91

2.5.4 典型的激光加工系统 94

参考文献 98

第三章 激光加工的物理基础 99

3.1 激光与材料的相互作用 99

3.1.1 激光与材料相互作用的物理过程 101

3.1.2 吸收率 111

3.1.3 激光与固体的相互作用 116

3.1.4 激光与液体的相互作用 126

3.1.5 激光与气体的相互作用 128

3.1.6 激光与等离子体的相互作用 134

3.2 材料在激光作用下的传热 136

3.2.1 半无限大物体的加热 137

3.2.2 有限厚平板的加热 139

3.2.3 多层板的加热 144

3.2.4 恒定热输人熔化半无限大物体 146

3.2.5 汽化半无限大物体 148

3.2.6 数值法求解导热问题 150

3.3 材料在激光作用下的传质 156

3.3.1 激光作用下的固相传质 157

3.3.2 激光作用下的液相传质 159

3.3.3 激光快速熔凝过程中的溶质再分配 162

3.4 激光加工制品的质量检测 169

3.4.1 金相检验 169

3.4.2 显微硬度分析 170

3.4.3 微区成分分析 171

3.4.4 X线结构分析 174

3.4.5 电镜分析 175

3.4.6 表面粗糙度的测定 176

3.4.7 机械性能分析 178

3.4.8 残余应力分析 178

3.4.9 典型激光加工制品的质量分析 180

参考文南 182

第四章 金属表面的激光强化 186

4.1 激光淬火(激光相变硬化) 186

4.1.1 激光淬火的基础理论 186

4.1.2 激光淬火工艺 216

4.2.1 激光合金化与涂覆的基础理论 239

4.2 激光合金化与涂覆 239

4.2.2 激光合金化与涂覆工艺 250

4.2.3 激光合金化与涂覆的质量控制 274

4.2.4 常用材料的激光合金化与涂覆 280

4.2.5 激光合金化与涂覆的应用实例 284

4.3 激光表面非晶化和微晶化 284

4.3.1 激光非晶化原理 285

4.3.2 脉冲激光表面非晶化 296

4.3.3 连续激光表面非晶化 301

4.3.4 快速熔凝的凝固理论 304

4.3.5 工艺参数对组织结构的影响 315

4.4.1 冲击硬化的基本原理 319

4.4 冲击硬化及激光对材料的破坏 319

4.4.2 冲击硬化工艺参数对材料机械性能的影响 320

4.4.3 冲击硬化的应用 326

4.4.4 激波及其引起断裂的能力 326

参考文献 330

第五章 激光焊接 335

5.1 热传导焊接 335

5.1.1 激光焊接热传导理论简述 335

5.1.2 激光焊接工艺参数的选择 340

5.1.3 焊接工艺方法的选择 352

5.1.4 激光钎焊 361

5.2.1 激光深熔焊理论基础 382

5.2 激光深熔焊 382

5.2.2 激光深熔焊特征 390

5.2.3 激光深熔焊影响因素 394

5.2.4 激光深熔焊接头形式 408

5.2.5 典型材料的激光深熔焊 409

5.3 激光焊接的发展 421

5.3.1 增弧激光焊 421

5.3.2 激光增丝焊 424

参考文献 425

6.1 激光切割的特征和基本原理 428

6.1.1 激光切割的特征 428

第六章 激光切割 428

6.1.2 激光切割的基本原理 429

6.2 激光切割的质量及影响因素 434

6.2.1 激光切割质量 434

6.2.2 激光切割质量的影响因素 435

6.3 典型材料的激光切割 468

6.3.1 金属材料的切割 468

6.3.2 非金属材料的切割 479

6.3.3 复合材料的切割 487

6.3.4 其它特种材料的切割 487

6.4 激光切割发展方向 489

6.4.1 增加总能量输入 489

6.4.3 提高熔融产物的排出速度 491

6.4.2 增加功率密度 491

6.4.4 增弧切割 496

参考文献 498

第七章 半导体材料的激光加工 501

7.1 概述 501

7.2 激光与半导体相互作用 502

7.2.1 吸收 502

7.2.2 反射 505

7.2.3 热传导 506

7.3 加工模式 507

7.3.1 热模式 507

7.4.1 连续激光加工 509

7.3.2 等离子体模式 509

7.4 半导体材料激光加工方法 509

7.4.2 脉冲激光加工 511

7.5 激光加工半导体材料的应用 513

7.5.1 已在生产中应用的加工工艺 513

7.5.2 应用展望 529

参考文献 544

第八章 激光加工的其它应用 547

8.1 激光化学气相沉积(LCVD) 547

8.1.1 LCVD的基础及工艺 547

8.1.2 LCVD的应用 562

8.2.1 超微粒的结构特征 563

8.2 激光制备超微粒 563

8.2.2 超微粒的性质和应用 566

8.2.3 激光制备超微粒方法 567

8.3 激光加热改善切削加工性 572

8.4 电-激光加工 577

参考文献 580

第九章 激光加工的安全防护 583

9.1 激光辐射的危害 584

9.1.1 激光损伤组织的因素 584

9.1.2 激光对眼睛的危害 586

9.1.3 激光对皮肤的危害 588

9.2 使用激光时伴随的危害 589

9.2.1 电气危害 590

9.2.2 大气污染 591

9.2.3 伴随辐射危害 591

9.2.4 低温致冷剂 591

9.2.5 噪声 592

9.2.6 爆炸危害 592

9.2.7 火灾 592

9.3 激学安全防护标准 593

9.3.1 国际激光安全防护标准 593

9.3.2 外国激光安全防护标准 594

9.3.3 我国激光安全防护标准 596

9.4 激光危害分类 597

9.4.1 决定激光器危害分类的因素 598

9.4.2 可达发射极限和激光危害分类 599

9.4.3 激光加工系统危害分类举例 603

9.4.4 其它危害因素分析 605

9.5 激光加工系统安全防护措施 607

9.5.1 激光加工系统的工程控制 610

9.5.2 警告标记 620

9.5.3 其它说明性要求 622

9.5.4 个人防护用品 622

9.6 典型的激光加工系统的安全防护措施 630

9.6.1 Nd：YAG激光材料加工 631

9.6.2 高功率CO2激光(1～20KW)加工设备 635

9.6.3 激光在印刷工业中的应用 638

9.6.4 其它损伤(噪声、空气污染) 639

9.6.5 准分子激光加工 640

9.7 激光安全管理 640

9.7.1 激光安全委员会 641

9.7.2 激光安全员 642

9.7.3 激光加工主管人员 644

9.7.4 激光加工工作人员 645

9.7.5 激光安全训练 645

9.7.6 医学监督 646

参考文献 648