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1 激光理论学说的发展过程1

1.1 光理论学说的建立2

1.1.1 光的“微粒说”和“波动说”2

1.1.2 光的电磁理论2

1.1.3 光的波粒二象性学说2

1.2 光波的定义与数学描述3

1.3 激光的发展过程4

参考文献5

2 激光的产生与理论基础6

2.1 激光的产生6

2.1.1 原子的结构和能级6

2.1.2 物质的发光过程6

2.2 激光的物理基础9

2.2.1 光的基本性质9

2.2.2 激光与物质相互作用的主要特点10

2.3 激光器的基本结构12

2.3.1 激励源12

2.3.2 工作物质14

2.3.3 谐振腔16

2.4 激光的特殊性质18

2.4.1 单色性18

2.4.2 方向性19

2.4.3 相干性20

2.4.4 能量集中性20

2.5 激光与材料的交互作用21

参考文献22

3 激光器23

3.1 固体激光器23

3.1.1 红宝石激光器24

3.1.2 钕玻璃激光器24

3.1.3 脉冲激光器25

3.2 气体激光器27

3.2.1 CO2激光器的结构与应用28

3.2.2 CO2激光器原理28

3.2.3 2kW横流CO2激光器简介30

3.2.4 10kW CO2激光成套系统简介31

3.3 液体激光器34

3.4 半导体激光器34

参考文献35

4 激光表面技术36

4.1 激光表面强化技术的种类、特点及应用36

4.1.1 激光相变硬化36

4.1.2 激光表面合金化37

4.1.3 激光熔凝38

4.1.4 激光冲击硬化39

4.2 其他激光表面技术特点及应用40

4.2.1 激光气相沉积技术40

4.2.2 激光化学热处理41

4.2.3 激光非晶化41

4.2.4 激光毛化技术42

4.2.5 激光清洗技术44

参考文献48

5 高速钢轧辊的激光表面改性50

5.1 高速钢轧辊材料的激光表面淬火工艺51

5.1.1 实验材料及设备51

5.1.2 激光工艺参数的确定52

5.1.3 激光工艺处理53

5.2 激光表面改性后高速钢试样的硬化层组织与显微硬度53

5.2.1 激光处理后高速钢试样的组织结构变化53

5.2.2 激光处理后高速钢试样的硬化层显微硬度变化59

5.3 激光表面改性后高速钢试样的耐磨性能61

5.4 激光表面改性后高速钢试样在100％水蒸气中的氧化行为63

5.5 高速钢激光表面改性强化机理69

5.6 高速钢轧辊材料激光改性实验技术总结71

参考文献71

6 GCr15轴承钢的脉冲激光表面淬火73

6.1 脉冲激光对GCr15钢表面进行淬火的工艺74

6.1.1 实验设备和材料74

6.1.2 试样制备工艺技术74

6.2 脉冲激光淬火后的相变组织75

6.3 脉冲激光淬火后表面硬度的提高81

6.4 GCr15钢脉冲激光表面淬火强化机理83

6.4.1 沿激光加热层深度方向上的显微组织分布的不均匀性83

6.4.2 超细晶马氏体强化84

6.4.3 脉冲激光对GCr15轴承钢激光淬火的影响84

6.4.4 淬硬层深度机理分析86

6.5 GCr15钢脉冲激光表面淬火强化效果与技术特点87

参考文献87

7 铜合金表面的激光熔覆89

7.1 概述89

7.1.1 激光熔覆技术的发展89

7.1.2 激光熔覆技术分类方法91

7.1.3 材料表面激光熔覆技术研究与应用92

7.2 铜合金表面镍基涂层的激光熔覆工艺92

7.2.1 实验材料92

7.2.2 激光熔覆工艺93

7.3 铜合金表面激光熔覆结果93

7.3.1 单道激光熔覆层的显微组织结构93

7.3.2 单道激光熔覆层的性能变化96

7.3.3 多道搭接激光熔覆层的显微组织结构与耐磨性能96

7.4 铜合金表面激光熔覆镍基合金的机理100

参考文献100

8 结晶器表面抗热耐磨涂层的激光原位反应制备102

8.1 结晶器及其表面制备涂层技术的发展102

8.2 结晶器用铜合金表面激光诱导原位反应制备涂层新技术103

8.3 结晶器用铜合金激光诱导原位反应制备涂层工艺105

8.3.1 基体CuCr合金铜板的处理105

8.3.2 粉末的成分设计106

8.3.3 混粉和预涂层的制备107

8.4 脉冲激光诱导原位反应制备的参数107

8.5 脉冲激光诱导原位反应制备涂层的结果107

8.5.1 基体与涂层的组织结构107

8.5.2 激光原位反应生成的陶瓷颗粒113

8.6 激光诱导工艺参数对样品涂层硬度的影响规律115

8.7 激光诱导原位反应制备抗热耐磨涂层机理117

8.7.1 裂纹问题的解决方法117

8.7.2 涂层气孔问题的解决方法118

8.7.3 加入附加元素对多道次原位反应制备的涂层结构的影响118

8.8 结晶器铜合金表面激光制备涂层技术分析119

参考文献120

9 激光诱导液相法制备纳米颗粒123

9.1 纳米材料的性质以及制备方法123

9.1.1 纳米材料的性质与特征124

9.1.2 纳米材料的应用研究及其前景126

9.1.3 纳米材料的常见制备方法128

9.1.4 激光法制备纳米材料的国内外现状和发展方向130

9.1.5 激光诱导液相法生成纳米材料概况131

9.2 纳米颗粒的生成原理、工艺与技术135

9.2.1 纳米颗粒与液相体系材料135

9.2.2 激光诱导液相生成纳米颗粒实验装置136

9.2.3 激光诱导等离子体的原理与机制137

9.2.4 激光诱导液相纳米粒子生成原理与成核生长机理137

9.2.5 原位分散表面活性剂的应用原理140

9.3 激光诱导液相纳米碳、硅颗粒的生成141

9.3.1 材料与制备工艺过程142

9.3.2 纳米碳颗粒的形貌与结构143

9.3.3 纳米硅颗粒的结构与形貌147

9.3.4 纳米碳颗粒的结构与晶型150

9.3.5 表面活性剂对纳米碳的原位分散作用152

9.3.6 脉冲激光诱导液相生成纳米碳、硅颗粒的机理154

9.4 脉冲激光诱导液相纳米铁颗粒的生成与原位分散154

9.4.1 材料与制备工艺过程155

9.4.2 激光诱导液相生成纳米铁颗粒的结构156

9.4.3 影响纳米铁颗粒生成的几个因素165

9.4.4 液相中原位分散和团聚的改善机理166

9.5 外加磁场作用下激光诱导生成纳米铁的结构168

9.5.1 外加磁场影响下激光诱导生成纳米铁颗粒形貌168

9.5.2 外加磁场对脉冲激光诱导液相生成纳米铁颗粒的影响分析170

9.6 激光诱导液相法制备纳米颗粒技术总结与发展方向173

参考文献174

10 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉179

10.1 微细银粉的应用179

10.2 微细银粉的现有制备技术180

10.3 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的技术路线180

10.3.1 脉冲激光液相法180

10.3.2 制备技术设计181

10.4 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的理论和工艺181

10.4.1 激光化学反应原理181

10.4.2 制备工艺183

10.5 脉冲激光诱导液相化学法制备微细银粉的结果184

10.6 激光诱导液相化学法制备微细银粉的技术分析185

10.6.1 脉冲激光的光热作用185

10.6.2 脉冲激光的光化学作用186

10.6.3 脉冲激光的超声冲击波的破碎颗粒作用186

参考文献187

11 脉冲激光诱导铁基非晶软磁材料的表面纳米晶化189

11.1 铁基非晶合金的晶化190

11.2 激光诱导铁基非晶软磁材料的表面纳米晶化191

11.3 激光诱导铁基非晶纳米晶化工艺194

11.3.1 材料与设备194

11.3.2 制备工艺过程194

11.4 激光诱导Fe75Si2B16Ni4Mo3非晶带表面纳米晶化的结果195

11.4.1 纳米晶化组织结构和相结构195

11.4.2 激光辐照铁基非晶带的表面晶化层变化201

11.4.3 激光表面晶化对相变的影响204

11.4.4 激光纳米晶化的相组成和超精细结构207

11.4.5 纳米晶化率与激光参数的关系214

11.4.6 超精细结构与激光参数的关系217

11.4.7 激光诱导纳米化后材料显微硬度与激光参数的关系219

11.4.8 激光辐照对磁性能的影响221

11.5 激光诱导非晶带材料纳米化机理222

11.6 激光诱导铁基非晶带材料纳米化技术总结和展望224

参考文献225

12 脉冲激光诱导硝酸银溶液反应直写金属银线227

12.1 激光直写技术227

12.1.1 激光直写技术概述227

12.1.2 各类激光直写技术的现状228

12.1.3 激光直写技术存在问题和发展方向230

12.2 激光诱导硝酸银溶液反应直写银线工艺231

12.2.1 实验设备与材料231

12.2.2 制备工艺231

12.3 脉冲激光直写金属银线的结果232

12.3.1 硝酸银溶液浓度的确定232

12.3.2 脉冲激光参数的优化与沉积银线的形貌233

12.4 脉冲激光诱导液相直写银线技术机理236

12.4.1 脉冲激光对基体的影响236

12.4.2 硝酸银溶液对沉积银线的作用237

12.4.3 脉冲激光对沉积银线的作用237

12.4.4 脉冲激光参数对沉积银线的影响规律239

12.5 技术总结240

参考文献240