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1 绪论 1

1.1 激光产生的基本原理及其发展历程 1

1.1.1 激光产生的基本原理 1

1.1.2 激光的发展历史 2

1.2 激光的特性 3

1.2.1 激光的高亮度 3

1.2.2 激光的高方向性 3

1.2.3 激光的高单色性 3

1.2.4 激光的高相干性 3

1.3 激光材料加工的特点 4

1.4 激光材料加工的发展及应用现状 4

1.4.1 国外激光材料加工的发展及应用 4

1.4.2 我国激光材料加工的发展及应用 4

1.5 激光材料加工的发展趋势 5

复习题 5

2 激光材料加工的技术基础 6

2.1 激光材料加工用激光器 6

2.1.1 高功率二氧化碳激光器系统 6

2.1.2 固体激光器系统 7

2.1.3 准分子激光器 8

2.1.4 光纤激光器 8

2.1.5 半导体激光器 12

2.1.6 激光材料加工用其他激光器 13

2.1.7 正确选用材料加工用激光器 13

2.2 激光材料加工成套设备系统 14

2.2.1 激光加工机床 14

2.2.2 激光加工成套设备系统及国内外主要厂家 14

2.3 激光材料加工用光学系统 14

2.3.1 激光器窗口 14

2.3.2 导光聚焦系统及光学元部件（激光加工外围设备） 15

2.4 激光束参量测量 15

2.4.1 激光束功率、能量参数测量 15

2.4.2 激光束模式测量 16

2.4.3 激光束束宽、束散角及传播因子测量 17

2.4.4 激光束偏振态测量 18

2.4.5 激光束的光束质量及质量因子的概念 19

复习题 19

3 激光与材料交互作用的理论基础 20

3.1 材料对激光吸收的一般规律 20

3.1.1 吸收系数与穿透深度 20

3.1.2 激光垂直入射时的反射率和吸收率 21

3.1.3 吸收率与激光束的偏振和入射角的依赖关系 21

3.2 激光束与金属材料的交互作用 22

3.2.1 交互作用的物理过程 22

3.2.2 固态交互过程 23

3.2.3 液态交互作用 24

3.2.4 气态的交互作用 24

3.2.5 激光诱导等离子体现象 24

3.3 激光束作用下的传热与传质 25

3.3.1 传热过程 25

3.3.2 传质过程 31

3.4 高能束加热的固态相变 32

3.4.1 固态相变硬化特征 32

3.4.2 固态相变组织 35

3.5 高能束加热的熔体及凝固 38

3.5.1 熔体特性 38

3.5.2 凝固特征 40

3.5.3 凝固组织 42

3.5.4 重熔凝固组织 42

3.5.5 自由表面组织 42

复习题 43

4 激光相变硬化（激光淬火） 44

4.1 激光相变硬化（激光淬火）原理 44

4.2 激光相变硬化工艺 44

4.2.1 激光相变硬化工艺参数及相互关系 45

4.2.2 激光相变硬化工艺参数的选择和确定 45

4.3 表面预处理对硬化效果的影响 46

4.3.1 工件表面预处理方法 46

4.3.2 对硬化效果的影响 47

4.4 原始组织对硬化后的组织性能的影响 47

4.5 常用金属材料激光相变硬化后的组织和性能 49

4.6 激光相变硬化后的残余应力及变形 52

4.6.1 残余应力 52

4.6.2 变形 53

4.7 激光硬化后的质量检测 54

4.8 激光相变硬化的应用实例 55

复习题 55

5 激光熔覆与合金化 56

5.1 激光熔覆与合金化的理论基础 56

5.1.1 激光熔覆与合金化联系与区别 56

5.1.2 激光熔覆与合金化的成分均匀性及其控制 56

5.1.3 激光熔覆与合金化的应力状态、裂纹与变形 57

5.1.4 激光熔覆与合金化的气孔及其控制 58

5.2 激光熔覆制备金属基梯度复合材料涂层 59

5.2.1 梯度涂层成分设计 59

5.2.2 梯度涂层的激光熔覆制备过程 60

5.2.3 梯度涂层的组织与性能 60

5.3 激光熔覆制备梯度生物活性陶瓷复合涂层及其生物活性 63

5.3.1 梯度生物活性陶瓷涂层成分设计 64

5.3.2 梯度生物活性陶瓷涂层的制备过程 65

5.3.3 梯度生物活性陶瓷涂层的组织结构 67

5.3.4 梯度生物活性陶瓷涂层的力学性能 73

5.3.5 梯度生物活性陶瓷涂层的生物活性及生物相容性 87

5.4 激光熔覆制备高熵合金涂层 107

5.4.1 高熵合金理论基础 107

5.4.2 高熵合金特性 108

5.4.3 高熵合金的制备方法 111

5.4.4 高熵合金的性能及应用 113

5.4.5 激光制备高熵合金工艺优化 114

5.4.6 激光熔覆功率对高熵合金涂层组织的影响 115

5.4.7 激光熔覆扫描速度对高熵合金涂层组织的影响 116

5.4.8 激光制备高熵合金涂层组织结构分析 118

5.5 激光熔覆制备形状记忆合金涂层 130

5.5.1 激光熔覆Fe-Mn-Si记忆合金涂层的制备工艺 131

5.5.2 激光熔覆Fe-Mn-Si记忆合金涂层的试验方法 131

5.5.3 记忆合金涂层的成分设计 136

5.5.4 记忆合金涂层的组织结构分析 138

5.5.5 记忆合金涂层的力学性能分析 140

5.6 激光表面熔覆技术的应用 148

5.6.1 在化工行业的应用 148

5.6.2 在机械行业的应用 148

5.6.3 在冶金行业的应用 149

5.7 激光表面合金化 150

5.7.1 激光表面合金化类型 150

5.7.2 激光表面合金化的合金材料体系 150

5.7.3 激光表面合金化的应用 152

5.8 激光选区熔化增材制造技术（激光3D打印技术） 153

5.8.1 激光选区熔化增材制造技术 153

5.8.2 激光选区熔化增材制造技术的应用 153

复习题 157

参考文献 158