悫嚣愚裹焉焉焉罴悬啊
科学论坛
论激光表面处理技术的应用
李凤春周德利
（哈尔滨建成集团有限公司
黑龙江
哈尔滨
１５００３０）
［摘要］激光技术在制造业、医疗仪器、军事、信息等多个领域都具有重要的应用价值，在激光加工技术和工艺设备中，激光加工是重要的工艺。在这一工艺中，尤为突出的是激光表面处理。随着激光处理技术的发展，激光制造技术在制造领域内必将取代传统的机械制造技术，使生产微精密元件成为可能。激光处理技术的发展推动了国民经济和工业的发展，文章介绍了激光的表面处理技术重点的研究方向和应用范围。
［关键词］激光表面处理应用发展技术
中图分类号：ＴＧ
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９—９１４ｘ（２０１Ｏ）０２—００６５—０１
一、镁合金激光表面处理技术的应用
目前，镁合金已经取代了许多锌、铁、钢等材料，在航空航天、计算机、通讯等行业得到了广泛的应用。镁合金具有密度小、强度高、导热性好的特点，使镁合金的发展势头强劲。虽然激光表面处理技术已有十几年的发展历史，但是镁合金的耐磨性、耐腐蚀性较差，这就制约了镁合金潜力的发挥。运用镁合金的激光表面处理技术主要是激光熔凝、激光合金化及激光熔覆。…
镁合金的激光表面处理技术可以分几个方面：１、镁合金激光表面合金化及表面熔凝
激光表面合金化是在表面融化的同时注入一些粉末，使膜层或表面在液态混合后发生快速的凝固从而提高基体性能。也可以通过融化基体的表面预先涂覆膜层或部分基体，在进行合金处理时，镁基体上用激光进行处理，在加入铜合金时，抗腐性将会大大改善。因此，在镁基体加入铜是增强抗腐性的有效途径。
镁合金的激光熔凝是将金属表面局部区域在瞬时加热到高温并使之溶化，利用高功率密度的激光在极短的时间内与金属交互作用，借助于金属吸热和传热的过程使金属表层快速的凝固。通常在真空的状态下，对镁合金进行激光熔凝处理，随后激光扫描的速度增加，熔凝层的硬度和耐磨度也随之增加了。这种激光熔凝会使硬度高于常规淬火的硬度，在不同的扫描速度下，激光熔凝层的耐蚀性较低。
２、镁合金激光表面熔覆
激光熔覆技术利用高能密度的激光束将具有不同成分和性能的合金与基体表面快速溶化，在生成的表层合金层把基体与腐蚀介质隔绝开来。㈦１通过激光的熔覆技术，使基体表面形成了不同成分的合金层。近几年，镁合金激光表面处理技术在进行时不再需要严格的环境条件，在腐蚀方面受到了国内外专家的极度重视。
３、镁合金激光表面处理技术未来的发展方向
镁合金激光表面处理可以根据不同的硬度来设计合金层，引入高硬度和高熔点的元素来进行表面熔凝，不断的提高硬度和强度。对表面性能优异的强化层来说，激光表面处理技术基体与冶金结合，向智能化和自动化发展。鉴于十几年来的刻苦研究，在提高镁合金的表面性能和使用寿命上已经取得了大突破，为我国的国民经济发展积累了能量。激光表面处理技术已经成为了一种高效高速的表面改性技术，在未来的工程建设中必将发挥重要的作用。
＝．钢的激光表面处理技术的应用１、钢表面进行激光硬化处理
钢是机械制造业中应用最广的材料，通常都采用表面淬火和碳氮共渗的表面处理方法。以激光为热源，使工件材料表层内的温度极具上升，通过高能量的激光束来扫描工件。材料在瞬间可以进行自冷淬火，得到马氏体组织。由于热传导作用，表面热量能迅速的传到工件的其他部位。激光的硬化处理是需要强、韧性的配合，解决耐磨性差的弊端。
２、钢在激光相变硬化后的处理
研究钢的相变硬化处理技术，对于扫描的间距条件和激光加工参数的计算是关键问题。用扫描电镜来观察不同的间距，制成所需要的试样。将激光相交硬化的试样清洗干净后，将导线焊接到试样上，只需要保留激光相变硬化的处理部分。在试验中，使试样的断面在试验中与砂纸接触，用电子秤量出试验前后的试样重量。
３、钢表面的激光相变硬化的分析和宏观形貌
钢的表面进行激光处理后，激光相变硬化层之间的显微组织受
到后续扫描的影响，使扫描的间距对表面组织的影响越来越大。【引在
工艺参数等主观条件不变的情况下，经激光处理后，平均硬度值会随着激光扫描间距的增大而增大，因而造成硬化处理过的试样表面硬度有明显的变化。后续的扫描对前面的已加工区域就会产生回火的作用，硬化层和基体之间的硬度值急剧下降。激光处理的高温可能使硫化物
和碳化物蒸发，从而减少了表面杂质的含量。激光处理使所得组织细
小均匀，耐腐蚀性强。
三．铝合金的激光表面处理技术的应用
近几年来，铝合金的表面处理技术已经在研究发展中取得了显著的成就，包括在激光熔覆、阳极氧化等方面的新型技术。
１、激光熔覆是一个复杂的工艺过程，通常采用激光束将金属的粉末溶于基材表层。熔覆层通常与施加的合金粉末的化学成分相近，是经过粉末溶化而基体微熔的状态，冷却后得到熔覆层的。［・］铝合金的激光熔覆表面可以提高基体的结合强度和表面硬度的，如果能量输入的不足，会导致冶金结合层恶化，增多气孔等。
２、铝合金的阳极氧化是采用酸性电解液，进行氧化时可以得到氧化膜。阳极氧化的电压如果太高，那么在铝合金的表面发生火花会破坏氧化膜的绝缘性。阳极氧化膜组织结构受电解液的影响，具有蜂窝状结构。为提高铝合金表面氧化层的沉积速度，使得到的氧化膜均匀致密，有较好的耐磨性、抗腐蚀性。阳极氧化不仅可以改进铝合金的表面性能，还可以提高铝合金的装饰性。
四，激光表面处理技术在热处理和焊接方面的应用
激光表面处理技术近二十年发展起来的一种新的表面处理技术，随着各种表面处理技术的日益成熟，激光表面处理技术的应用也显得异常活跃。激光表面处理技术是将金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，然后金属表面会迅速被强化，从而提高耐磨性和腐蚀性，延长使用寿命。利用激光作用下的快速加热和随后的快速凝固特性，可以获得不受常规条件下的溶度和符合限制规定的新的金属合金。
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面，虽然该技术的热影响区域窄，在磁场内不会出现束偏移等特点，但是用激光焊接出来的印刷电线可以减少热冲击，对电路并无影响。国外利用激光器进行焊接和点焊，可焊接磁性材料、高熔点的异种金属等，已经具有较高的水平。目前，我国在激光焊接方面的水平和经验还不足，要不断地学习和引进国外的先进技术，实现电子行业的由点焊向激光焊接的转变。
随着时代的进步和发展，激光表面处理技术在各个行业中都得到了应用，尤其在建筑、交通、化工等方面的应用更为突出。激光表面处理技术的推广和应用在一定程度上推动了金属表面处理技术的发展，在未来会有更广阔的应用前景。因此，利用激光表面处理技术在金属材料的表面合成非常规的成分合金工艺，可能会使金属材料的表面处理技术和表层性能得到改善，这将是一种独特的有效途径。
参考文献：
［１］高建军周玉明《镁合金表面处理技术的应用》材料保护．
１９９８年２３期．
［２］陈志君张颖姚婷《激光熔覆技术》金属热处理学报．１９９９年１２期．
［３］石勇《激光相变硬化工艺的研究》材料保护．１９９６年２月．［４］刘兆波董艳《铝合金的表面形成机理》中国有色金属报．
２０００年１２月．
万方数据
舛垃博置Ｉ
６５
论激光表面处理技术的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李凤春， 周德利
哈尔滨建成集团有限公司,黑龙江,哈尔滨,150030中国科技博览
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW2010(2)
参考文献(4条)
1. 石勇 激光相变硬化工艺的研究 19962. 陈志君;张颖;姚婷 激光熔覆技术 1999(12)
3. 高建军;周玉明 镁合金表面处理技术的应用 1998(23)4. 刘兆波;董艳 铝合金的表面形成机理 2000
本文读者也读过(9条)
1. 丁阳喜. 周立志. DING Yang-xi. ZHOU Li-zhi 激光表面处理技术的现状及发展[期刊论文]-热加工工艺2007,36(6)
2. 迟彩芬 激光表面处理技术的现状及其工业应用[期刊论文]-中国科技信息2005(24)
3. 迟彩芬. CHI Cai-fen 激光表面处理技术在汽车工业中的应用[期刊论文]-辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2006,25(z1)
4. 杨明 激光表面处理技术的应用[期刊论文]-工程机械与维修2011(6)
5. 肖泽辉. 张仁. XIAO Ze-hui. ZHANG Ren 镁合金激光表面处理技术[期刊论文]-电镀与涂饰2008(11)6. 华晋伟 激光处理技术在机械工程中的应用[期刊论文]-科技资讯2011(24)7. 王显彬 激光表面改性技术的应用及发展[期刊论文]-汽车工艺与材料2007(10)
8. 周磊. 李宇飞. ZHOU Lei. LI Yufei 航空材料的两种激光表面处理技术[期刊论文]-机床与液压2007,35(9)9. 丁阳喜. 李军. DING Yang-xi. LI Jun 模具钢激光表面改性技术的研究进展[期刊论文]-模具工业2007,33(9)
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悫嚣愚裹焉焉焉罴悬啊
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论激光表面处理技术的应用
李凤春周德利
（哈尔滨建成集团有限公司
黑龙江
哈尔滨
１５００３０）
［摘要］激光技术在制造业、医疗仪器、军事、信息等多个领域都具有重要的应用价值，在激光加工技术和工艺设备中，激光加工是重要的工艺。在这一工艺中，尤为突出的是激光表面处理。随着激光处理技术的发展，激光制造技术在制造领域内必将取代传统的机械制造技术，使生产微精密元件成为可能。激光处理技术的发展推动了国民经济和工业的发展，文章介绍了激光的表面处理技术重点的研究方向和应用范围。
［关键词］激光表面处理应用发展技术
中图分类号：ＴＧ
文献标识码：Ａ
文章编号：１００９—９１４ｘ（２０１Ｏ）０２—００６５—０１
一、镁合金激光表面处理技术的应用
目前，镁合金已经取代了许多锌、铁、钢等材料，在航空航天、计算机、通讯等行业得到了广泛的应用。镁合金具有密度小、强度高、导热性好的特点，使镁合金的发展势头强劲。虽然激光表面处理技术已有十几年的发展历史，但是镁合金的耐磨性、耐腐蚀性较差，这就制约了镁合金潜力的发挥。运用镁合金的激光表面处理技术主要是激光熔凝、激光合金化及激光熔覆。…
镁合金的激光表面处理技术可以分几个方面：１、镁合金激光表面合金化及表面熔凝
激光表面合金化是在表面融化的同时注入一些粉末，使膜层或表面在液态混合后发生快速的凝固从而提高基体性能。也可以通过融化基体的表面预先涂覆膜层或部分基体，在进行合金处理时，镁基体上用激光进行处理，在加入铜合金时，抗腐性将会大大改善。因此，在镁基体加入铜是增强抗腐性的有效途径。
镁合金的激光熔凝是将金属表面局部区域在瞬时加热到高温并使之溶化，利用高功率密度的激光在极短的时间内与金属交互作用，借助于金属吸热和传热的过程使金属表层快速的凝固。通常在真空的状态下，对镁合金进行激光熔凝处理，随后激光扫描的速度增加，熔凝层的硬度和耐磨度也随之增加了。这种激光熔凝会使硬度高于常规淬火的硬度，在不同的扫描速度下，激光熔凝层的耐蚀性较低。
２、镁合金激光表面熔覆
激光熔覆技术利用高能密度的激光束将具有不同成分和性能的合金与基体表面快速溶化，在生成的表层合金层把基体与腐蚀介质隔绝开来。㈦１通过激光的熔覆技术，使基体表面形成了不同成分的合金层。近几年，镁合金激光表面处理技术在进行时不再需要严格的环境条件，在腐蚀方面受到了国内外专家的极度重视。
３、镁合金激光表面处理技术未来的发展方向
镁合金激光表面处理可以根据不同的硬度来设计合金层，引入高硬度和高熔点的元素来进行表面熔凝，不断的提高硬度和强度。对表面性能优异的强化层来说，激光表面处理技术基体与冶金结合，向智能化和自动化发展。鉴于十几年来的刻苦研究，在提高镁合金的表面性能和使用寿命上已经取得了大突破，为我国的国民经济发展积累了能量。激光表面处理技术已经成为了一种高效高速的表面改性技术，在未来的工程建设中必将发挥重要的作用。
＝．钢的激光表面处理技术的应用１、钢表面进行激光硬化处理
钢是机械制造业中应用最广的材料，通常都采用表面淬火和碳氮共渗的表面处理方法。以激光为热源，使工件材料表层内的温度极具上升，通过高能量的激光束来扫描工件。材料在瞬间可以进行自冷淬火，得到马氏体组织。由于热传导作用，表面热量能迅速的传到工件的其他部位。激光的硬化处理是需要强、韧性的配合，解决耐磨性差的弊端。
２、钢在激光相变硬化后的处理
研究钢的相变硬化处理技术，对于扫描的间距条件和激光加工参数的计算是关键问题。用扫描电镜来观察不同的间距，制成所需要的试样。将激光相交硬化的试样清洗干净后，将导线焊接到试样上，只需要保留激光相变硬化的处理部分。在试验中，使试样的断面在试验中与砂纸接触，用电子秤量出试验前后的试样重量。
３、钢表面的激光相变硬化的分析和宏观形貌
钢的表面进行激光处理后，激光相变硬化层之间的显微组织受
到后续扫描的影响，使扫描的间距对表面组织的影响越来越大。【引在
工艺参数等主观条件不变的情况下，经激光处理后，平均硬度值会随着激光扫描间距的增大而增大，因而造成硬化处理过的试样表面硬度有明显的变化。后续的扫描对前面的已加工区域就会产生回火的作用，硬化层和基体之间的硬度值急剧下降。激光处理的高温可能使硫化物
和碳化物蒸发，从而减少了表面杂质的含量。激光处理使所得组织细
小均匀，耐腐蚀性强。
三．铝合金的激光表面处理技术的应用
近几年来，铝合金的表面处理技术已经在研究发展中取得了显著的成就，包括在激光熔覆、阳极氧化等方面的新型技术。
１、激光熔覆是一个复杂的工艺过程，通常采用激光束将金属的粉末溶于基材表层。熔覆层通常与施加的合金粉末的化学成分相近，是经过粉末溶化而基体微熔的状态，冷却后得到熔覆层的。［・］铝合金的激光熔覆表面可以提高基体的结合强度和表面硬度的，如果能量输入的不足，会导致冶金结合层恶化，增多气孔等。
２、铝合金的阳极氧化是采用酸性电解液，进行氧化时可以得到氧化膜。阳极氧化的电压如果太高，那么在铝合金的表面发生火花会破坏氧化膜的绝缘性。阳极氧化膜组织结构受电解液的影响，具有蜂窝状结构。为提高铝合金表面氧化层的沉积速度，使得到的氧化膜均匀致密，有较好的耐磨性、抗腐蚀性。阳极氧化不仅可以改进铝合金的表面性能，还可以提高铝合金的装饰性。
四，激光表面处理技术在热处理和焊接方面的应用
激光表面处理技术近二十年发展起来的一种新的表面处理技术，随着各种表面处理技术的日益成熟，激光表面处理技术的应用也显得异常活跃。激光表面处理技术是将金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，然后金属表面会迅速被强化，从而提高耐磨性和腐蚀性，延长使用寿命。利用激光作用下的快速加热和随后的快速凝固特性，可以获得不受常规条件下的溶度和符合限制规定的新的金属合金。
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面，虽然该技术的热影响区域窄，在磁场内不会出现束偏移等特点，但是用激光焊接出来的印刷电线可以减少热冲击，对电路并无影响。国外利用激光器进行焊接和点焊，可焊接磁性材料、高熔点的异种金属等，已经具有较高的水平。目前，我国在激光焊接方面的水平和经验还不足，要不断地学习和引进国外的先进技术，实现电子行业的由点焊向激光焊接的转变。
随着时代的进步和发展，激光表面处理技术在各个行业中都得到了应用，尤其在建筑、交通、化工等方面的应用更为突出。激光表面处理技术的推广和应用在一定程度上推动了金属表面处理技术的发展，在未来会有更广阔的应用前景。因此，利用激光表面处理技术在金属材料的表面合成非常规的成分合金工艺，可能会使金属材料的表面处理技术和表层性能得到改善，这将是一种独特的有效途径。
参考文献：
［１］高建军周玉明《镁合金表面处理技术的应用》材料保护．
１９９８年２３期．
［２］陈志君张颖姚婷《激光熔覆技术》金属热处理学报．１９９９年１２期．
［３］石勇《激光相变硬化工艺的研究》材料保护．１９９６年２月．［４］刘兆波董艳《铝合金的表面形成机理》中国有色金属报．
２０００年１２月．
万方数据
舛垃博置Ｉ
６５
论激光表面处理技术的应用
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
李凤春， 周德利
哈尔滨建成集团有限公司,黑龙江,哈尔滨,150030中国科技博览
CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW2010(2)
参考文献(4条)
1. 石勇 激光相变硬化工艺的研究 19962. 陈志君;张颖;姚婷 激光熔覆技术 1999(12)
3. 高建军;周玉明 镁合金表面处理技术的应用 1998(23)4. 刘兆波;董艳 铝合金的表面形成机理 2000
本文读者也读过(9条)
1. 丁阳喜. 周立志. DING Yang-xi. ZHOU Li-zhi 激光表面处理技术的现状及发展[期刊论文]-热加工工艺2007,36(6)
2. 迟彩芬 激光表面处理技术的现状及其工业应用[期刊论文]-中国科技信息2005(24)
3. 迟彩芬. CHI Cai-fen 激光表面处理技术在汽车工业中的应用[期刊论文]-辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2006,25(z1)
4. 杨明 激光表面处理技术的应用[期刊论文]-工程机械与维修2011(6)
5. 肖泽辉. 张仁. XIAO Ze-hui. ZHANG Ren 镁合金激光表面处理技术[期刊论文]-电镀与涂饰2008(11)6. 华晋伟 激光处理技术在机械工程中的应用[期刊论文]-科技资讯2011(24)7. 王显彬 激光表面改性技术的应用及发展[期刊论文]-汽车工艺与材料2007(10)
8. 周磊. 李宇飞. ZHOU Lei. LI Yufei 航空材料的两种激光表面处理技术[期刊论文]-机床与液压2007,35(9)9. 丁阳喜. 李军. DING Yang-xi. LI Jun 模具钢激光表面改性技术的研究进展[期刊论文]-模具工业2007,33(9)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_zgbzkjbl201002061.aspx