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第1章 绪论 1

1.1 激光和工业激光器的发展 1

1.2 激光加工的特点、类型及应用 3

1.2.1 激光加工的特点 3

1.2.2 激光加工的类型及应用 3

1.3 先进激光加工技术的发展方向 4

1.4 激光加工技术术语及符号、单位 8

1.4.1 术语 8

1.4.2 符号和单位 12

第2章 激光材料加工理论 14

2.1 激光产生的基本原理 14

2.1.1 光子的基本性质 14

2.1.2 光子的相干性 15

2.1.3 光子简并度 15

2.1.4 光的受激辐射 15

2.1.5 光的受激辐射放大 18

2.1.6 光的自激振荡 19

2.1.7 激光模式 20

2.2 激光的特性 21

2.2.1 激光的方向性 21

2.2.2 激光的单色性 21

2.2.3 激光的高强度（相干光强） 21

2.2.4 激光的相干性 22

2.3 激光与材料的相互作用 23

2.3.1 材料在激光作用下的过程 23

2.3.2 材料的吸收与反射特性 24

2.4 材料在激光作用下的热力效应与组织效应 26

2.4.1 热力效应 26

2.4.2 组织效应 27

第3章 激光器系统 29

3.1 固体激光器 29

3.1.1 固体激光加工系统 29

3.1.2 用于热加工固体激光器 31

3.2 气体激光器 33

3.2.1 高功率CO2激光器 34

3.2.2 准分子激光器 36

3.2.3 其他气体激光器 37

3.3 其他类型激光器 38

3.3.1 化学激光器 38

3.3.2 高功率CO激光器 38

3.3.3 染料激光器 39

3.3.4 光纤激光器 39

3.3.5 半导体激光器 39

第4章 激光去除加工 41

4.1 激光打孔 41

4.1.1 激光打孔的原理及特点 41

4.1.2 激光打孔的分类 44

4.1.3 激光打孔的加工系统 46

4.1.4 激光打孔工艺 49

4.1.5 典型材料的激光打孔 55

4.2 激光切割 67

4.2.1 激光切割的特点 67

4.2.2 激光切割的方式 68

4.2.3 影响切割质量的因素 70

4.2.4 常用工程材料的激光切割 77

4.3 激光打标、雕刻 81

4.3.1 激光打标 81

4.3.2 激光雕刻 84

第5章 激光焊接技术 86

5.1 概述 86

5.2 激光热传导焊接 86

5.2.1 激光热传导焊接基本原理 86

5.2.2 激光焊接工艺参数与焊接方法 87

5.3 激光深熔焊 93

5.3.1 深熔焊理论 93

5.3.2 深熔焊的主要影响因素 94

5.3.3 深熔焊的接头形式与质量 95

5.3.4 常用材料的激光焊接 96

5.3.5 人造金刚石工具的激光焊接 98

5.3.6 塑料的激光焊接 101

5.4 激光焊接的应用及设备 104

5.4.1 激光焊接的应用 104

5.4.2 激光焊接设备 105

5.5 激光焊接的优点和局限性 106

5.5.1 激光焊接的优点 106

5.5.2 激光焊接的局限性 107

第6章 激光表面改性技术 108

6.1 激光表面改性的特点与分类 108

6.1.1 激光表面改性的特点 108

6.1.2 激光表面改性的分类 109

6.2 激光相变强化和激光熔凝强化 110

6.2.1 激光相变强化 111

6.2.2 激光熔凝强化 113

6.2.3 激光表面强化中碳及合金元素的影响 114

6.2.4 激光表面强化工艺 115

6.2.5 激光表面强化实例 118

6.3 激光表面熔覆及合金化 120

6.3.1 激光表面熔覆 120

6.3.2 激光合金化 126

6.3.3 激光表面熔覆与合金化的应用 129

6.4 激光表面非晶化 130

6.4.1 非晶态金属的结构与性质 131

6.4.2 激光非晶化的特点 132

6.4.3 激光非晶化的原理 132

6.4.4 激光非晶化工艺及影响因素 133

6.4.5 激光非晶化的应用 134

6.5 激光冲击硬化 135

6.5.1 激光冲击硬化的特点 135

6.5.2 激光冲击处理的模型 135

6.5.3 激光冲击硬化对材料力学性能的影响 136

6.5.4 激光冲击处理的发展 138

6.6 复合表面改性技术 139

6.6.1 两种复合表面改性技术 139

6.6.2 两种以上复合表面改性技术 140

第7章 激光3D打印技术（激光快速成形技术） 142

7.1 概述 142

7.2 3D打印（快速成形）技术的基本原理及特征 143

7.2.1 3D打印（快速成形）技术的原理 143

7.2.2 3D打印（快速成形）技术的工艺过程 144

7.2.3 3D打印（快速成形）技术的特征 144

7.3 3D打印（快速成形）主要的工艺方法 145

7.3.1 液态光敏树脂选择性固化 145

7.3.2 粉末材料选择性激光烧结 147

7.3.3 熔融沉积成形 149

7.3.4 薄型材料选择性切割 149

7.3.5 固基光敏液相法 150

7.3.6 三维打印 151

7.3.7 复合成形法 152

7.4 3D打印（快速成形）的软件与设备 153

7.4.1 激光3D打印（快速成形）前期数据处理 153

7.4.2 激光3D打印（快速成形）设备 156

7.5 3D打印（快速成形）用材料 157

7.5.1 3D打印（快速成形）工艺对材料的要求 157

7.5.2 3D打印（快速成形）材料的分类 158

7.6 激光烧结3D打印（快速成形） 162

7.6.1 激光烧结3D打印（快速成形）机理 162

7.6.2 金属粉末的激光烧结3D打印（快速成形） 162

7.6.3 激光烧结3D打印（快速成形）工艺因素 164

7.7 反求工程与3D打印（快速成形）集成技术 170

7.7.1 反求工程 170

7.7.2 数据获取方法 171

7.7.3 数据处理 173

7.7.4 三维重构 174

7.8 快速模具制造技术 174

7.8.1 快速模具制造技术及其分类 174

7.8.2 快速金属模具制造技术 178

7.8.3 快速模具制造技术的发展方向 185

第8章 其他激光加工技术 187

8.1 激光清洗技术 187

8.1.1 激光清洗基础 187

8.1.2 激光清洗特点和分类 189

8.1.3 激光清洗用激光器 190

8.1.4 激光清洗的应用 191

8.1.5 激光清洗技术的发展 192

8.2 激光光存技术 194

8.2.1 激光光存技术的发展 194

8.2.2 激光光盘使用的激光器 194

8.2.3 激光光盘的读／写工作原理 195

8.3 激光抛光技术 197

8.3.1 激光抛光的特点 197

8.3.2 激光抛光的原理 198

8.3.3 激光抛光系统的主要构成 199

8.3.4 影响激光抛光的工艺因素 199

8.3.5 激光抛光技术的发展和应用前景 201

8.4 激光复合加工技术 202

8.4.1 激光辅助车削技术 202

8.4.2 激光辅助电镀技术 203

8.4.3 激光与步冲复合技术 204

8.4.4 激光与水射流复合切割技术 204

8.4.5 激光复合焊接技术 205

8.4.6 激光与电火花复合加工技术 208

8.4.7 激光与机器人复合加工技术 210

第9章 激光微细加工 212

9.1 准分子激光微细加工 213

9.1.1 准分子激光加工的原理及特点 213

9.1.2 准分子激光的微细加工 214

9.1.3 准分子激光微细加工的应用 217

9.2 超短脉冲激光的微细加工 220

9.2.1 超短脉冲激光的发展 220

9.2.2 飞秒激光器的分类 222

9.2.3 飞秒激光加工的原理及特征 222

9.2.4 飞秒脉冲激光的精细加工应用 226

9.3 激光微型机械加工 231

9.3.1 微型机械加工 231

9.3.2 准分子激光直写微细加工 232

9.3.3 激光LIGA技术 233

9.3.4 激光化学加工技术 236

9.3.5 微型机电系统的激光辅助操控与装配 236

9.4 激光诱导原子加工技术 237

9.4.1 原子层外延生长 237

9.4.2 原子层刻蚀 238

9.4.3 原子层掺杂 239

9.5 激光制备纳米材料 239

9.5.1 激光制备纳米材料的特点 239

9.5.2 激光诱导化学气相沉积法 239

9.5.3 激光烧蚀法 242

9.6 脉冲激光沉积薄膜技术 243

9.6.1 脉冲激光沉积薄膜技术的特点 243

9.6.2 脉冲激光沉积薄膜的原理 244

9.6.3 PLD沉积薄膜的装置 246

9.6.4 PLD沉积工艺 246

9.6.5 PLD制备新材料应用 247

9.6.6 脉冲激光沉积薄膜技术的发展方向 248

9.7 激光-扫描电子探针技术 249

9.7.1 激光-扫描电子探针技术的基本原理 249

9.7.2 纳米加工的应用 250

9.7.3 Laser-SPM技术的发展 251

第10章 激光加工中的安全防护及标准 253

10.1 激光的危险性 253

10.1.1 光的危害 253

10.1.2 非光的危害 255

10.2 激光危险性的分类 255

10.2.1 分类过程 255

10.2.2 分级 255

10.3 激光防护 256

10.3.1 激光防护的主要技术指标 256

10.3.2 激光防护的通用操作规则 257

10.4 激光安全标准 257

10.4.1 激光安全的国家标准 257

10.4.2 激光防护镜标准 258

参考文献 259