1、实验 1 激光涂覆表面强化实验激光加工技术是近十几年发展起来的一项高新技术，适用于金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的激光表面强化与改性处理（相变强化、熔凝、合金化、熔覆、非晶化等）、激光 PVD、激光 CVD、激光非晶材料和纳米粉体和纳米薄膜制备、激光熔炼、激光焊接和切割、激光成形与快速原型制造等。在材料、机械、冶金、汽车、石油、化工、电力、纺织及航空航天等行业有巨大的推广应用价值。一、实验目的1. 了解激光加工设备的组成及其工作原理。2. 熟悉激光与材料的交互作用。3. 掌握激光激光熔覆激光加工技术的原理及其应用。二、实验设备组成及其工作原理激光加工设备包括激光器、导光系统（或
2、称光学系统）和工作机床三大部分。统称激光加工系统和激光工艺装置。1激光器激光形成原理：当一个激活物质受到外界作用产生辐射时，在光学谐振腔内其传播方向与腔体轴向方向相同的光子将引起其它激发态的激活媒质产生感应跃进（即受激辐射），并得到迅速的增强而获得增益（其它方向的光子很快的离开边界消失掉）。若这种增益能补偿由其他原因（如界面透过、吸收、散射、衍射等）造成的损失，则这种传播就会持续地进行下去，形成光谐振，并由输出端输出，形成相位一致、波长一定、方向性极强的电磁波，即形成激光。实践证明，许多物质的原子、分子、离子都能充当工作物质产生激光振荡，按所用工作物质可分为固体、气体、半导体和液体激光器，按激
3、光输出方式可分为脉冲或连续激光器，按激光的输出功率可分为密封式激光器（充气后封好，一次性使用）、纵向流动式（工作气体沿轴向流动而不断更换以保证气体成分，加速气体冷却，保证输出功率的稳定性）和横向流动式激光器。目前，用于热处理的多为连续输出式横流多模大功率 CO2激光器，连续输出功率最大已经达到 100kW，电光转换率可达 1520%，波长 10.6 m。2导光系统导光系统是将激光引导到热处理的工件表面的装置。该系统由功率监控、光闸、可见光同轴瞄准、发射式或透镜式聚焦、吹风水冷等系统组成，一般可分为通用型和专用型两大类，它根据被处理工件的形状尺寸、技术要求来选定。3工作机床加工机床是用于固定工件
4、和保证其在加工过程中的位移、旋转运动的装置。工作机床品种繁多，有专用和通用两大类，一般采用步进电机或伺服电机驱动，控制系统多采用单板机 CNC 系统。用户根据需要可以选择两轴、三轴、五轴或机械手联动的系统。三、实验内容及实验材料激光涂覆又称激光包覆或激光涂敷，与激光合金化相似，是利用激光束照射处于工件表面的金属或合金粉末，使之熔融形成覆盖层。熔覆时通过控制辐射功率密度和照射时间，使基材表面微熔以增加覆层的结合力，同时尽量减少基材的熔层厚度，防止基材金属和覆层元素相互扩散，改变覆层合金的成分和性能。激光熔覆是一种新型技术，是激光、物理、冶金、材料科学等领域跨学科的技术，适用于局部易磨损、冲击、剥蚀、腐蚀等零件。涂覆材料的选择要以使用条件、基体材料、涂覆方法等因素为依据。实验材料：基体材料：45 号钢；熔覆材料：Ni 基金属粉等。四、实验步骤（实验现场记录）1.试样准备2.五、实验报告要求1.讨论激光涂覆的关键参数。2.激光熔覆层的组织特征及其对硬度性能的测试。
