浅谈激光对材料表面处理的作用分析论文

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　　激光对金属材料表面的处理，方法多种多样，得到的效果也不一样，但其在很多方面可以满足人们对材料的一些特殊要求。如相对硬化技术可以让材料的硬度和耐磨性得到很大的提高，并且不会改变材料原有的形状;玻璃化技术可以让金属表面玻璃化;均匀化技术可以提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性，但是表面会有一定熔化，所以形状会发生一些变化;表面合金化技术会让材料表面有一层新合金;激光喷漆技术表面会有一层新材料。但是由于技术发展历史比较短，所以对其理论和实践都还需进一步地探讨，就这个问题，文章展开分析。

　　1 激光对材料表面处理的原理

　　激光具有高能量密度的特性，而这也就是激光对材料表面处理的原理。在材料表面作用激光光束，当金属里的自由电子和激光光子互相碰闯时，会提高金属带电子的能量。能量会进一步转换为晶格振动能，体现出热量的形式。要穿透金属光子的能量还达不到上限，金属表面就会集中许多能量，温度会迅速升高至熔点和相变点温度，再加上金属导热性能好的原理，基体会迅速接收到散发的热量，形成了很高的冷却效果，这样材料表面结构就会出现结晶，并均匀分布合金元素，从而提高了硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

　　激光对材料表面处理效果的三要素，也是三个重要的参数，分别是激光功率、光束尺寸和扫描速率。由于这三个要素直接决定了熔化宽带和熔化深度，而熔化宽度和熔化深度又直接影响材料表面的结构、应力和成分等等。激光功率增加熔化深度也会随着线性增加，熔化宽度直接由光束尺寸所决定，熔化深度和熔化宽度会随着扫描速率提升而下降。而在一定功率下，功率密度和光束的面积成反比，合理的选择三个要素对材料处理的工艺效果会不同。

　　2 激光对材料表面处理种类

　　2.1 激光对材料表面的扫描技术

　　把材料的表面用能量很高的激光束扫描过后，材料表面局部会先熔化，而这就会加快材料的熔化速度。按温度在材料表面的高低，可以分为两种激光扫描技术，激光熔凝技术和激光相变技术。其利用的是材料晶体在不同温度下会有不同的原理，然后迅速冷却高温，会形成介稳的结构。在材料表面用合适的激光束照射，让照射区的温度最快提升到一定温度，并使淬火的温度小于一定温度小于熔化温度，保持一定的时间，然后迅速冷却，原子就没有时间恢复到低温时的稳定结构，从而形成介稳结构。在这一过程中还注意冷却时候一定要迅速，硬化深度误差一定要小，温度保持时间一定要确定在最小保留时间。

　　2.2 激光表面合金化

　　把少量合金元素涂抹在材料表面，然后在表面用激光加热进行熔化，温度达到合金元素与材料的熔化温度，使两者在材料表面充分地混合，冷却后表面形成合金。

　　2.3 激光表面均匀化

　　把材料表熔化，把材料表面的所有晶体都溶解开来，同时迅速淬火，达到各个晶体相互混淆不能被明显区分。由于材料表面的张力作用，所以对过程进行的控制，可以有效地减少张力作用。粗颗粒的材料进行这样处理后晶粒的抗腐蚀性会得到提高。相对于含有碳化物的工具，通过这样的处理过后，表面的硬度会大大提高。

　　2.4 激光表面玻璃化

　　把材料表面以20——100 厘米每秒的激光束熔化表面后获得10度每秒的淬火速度，这样足以熔化液体超冷却到玻璃状态的温度，接着材料表面会呈现出玻璃状结构。

　　2.5 激光喷镀

　　将一种喷镀粉末吹入有激光熔化材料的表层中，由此生成新表面材料的过程，就是“激光喷镀”。这样可以清除表面的砂眼并且提高喷镀材料粉末在表面的粘附力度，所以经过激光喷镀形成的材质表层比一般的牢固，不仅成为了独立的工艺，还方便对气体喷镀的善后处理。  在此工艺过程中，需要小心控制喷镀粉末的流速。若流速过大，会降低粉末在材料表面的沉淀速率;若流速过小，则会造成镀层过于稀薄。

　　2.6 激光表面合金化的抗腐蚀性

　　激光表面合金化是利用激光熔化与表面涂覆的合金而发生合金化反应形成合金的方法。依靠添加的抗腐蚀性合金元素与表面晶粒细小化来提高材料的抗腐蚀性能。  在处理工艺上，一般采用的是双束工艺，通俗的做法就是先用一束激光进行合金化处理，然后再用第二束激光进行均匀化处理，让合金化过程中尚未熔化的合金成分充分地融入其中。此工艺经过验证，也确实证明了双束工艺拥有均匀化的作用。

　　3 结束语

　　随着现代生活的高速发展，越来越多的激光处理材料出现在人们的生活中，这证明激光处理材料对于人类社会的发展非常重要。相对未经过激光处理的材料来说，激光处理材料无化学污染，表面硬化可以被精确控制，抗腐蚀性也比未经过激光处理的材料更加强大，多样化的激光处理方式增加了工艺多样化。可见激光对于材料表面处理的作用对人们来说是必不可少的，由于这类工艺出现的时间较短，所以有的地方也有待加强。总之，通过不地的改良和改善，不断创新新的工艺，会让激光对材料表面的处理技艺对人类的影响越来越大，同时也会使材料处理方式的技艺更加完美。