浅谈激光对材料表面处理的作用分析论文

　　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