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李嘉宁 等 著

图书标签:

• 激光熔覆
• 熔覆技术
• 表面工程
• 材料科学
• 激光技术
• 金属材料
• 涂层技术
• 增材制造
• 工程材料
• 工艺技术

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122251336

版次：1

商品编码：11804594

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-01-01

用纸：胶版纸

页数：280

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可作为研究激光焊接、各种激光加工方法的教师、研究生和大学生的参考书和教材，也可作为从事相关激光加工技术和加工设备设计制造的工程技术人员的参考资料，还可供从事高能束加工和电弧焊方法研究和应用的科技人员、研究生参考。
　　内容先进，系统而全面。

内容简介

　　《激光熔覆技术及应用》简明阐述了近年来激光熔覆技术的发展趋势、特点及应用，突出科学性、先进性和新颖性等特色，同时给出一些实践中成功的激光熔覆应用实例，有助于扩大读者的视野，扩展解决问题的思路。
　　本书共8章，主要包括概述、激光加工基础、激光熔覆的原理与特点、激光熔覆设备与材料、激光熔覆工艺、激光熔覆技术的应用、激光熔覆质量及控制、激光加工安全与防护。
　　本书适合激光加工技术的从业者及准备从事相关技术的科技人员，以及对激光加工及激光熔覆技术感兴趣的广大科学爱好者阅读使用，也可作为学校相关专业的教材使用。

作者简介

　　李嘉宁，山东建筑大学，副教授，作者博士研究生毕业于山东大学，获博士学位。作为博士后研究人员在中航工业航空材料研究院（中航北京625所）从事过博士后工作，有多年从事激光熔覆技术工作的经验。博士生课题是“钛合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷复合涂层组织结构与耐磨性的研究”，博士后课题是“钛合金激光非晶-纳米晶增强复合涂层与激光熔丝沉积层组织性能研究”（或教育部博士后基金资助），均与航空材料激光熔覆技术密切相关。博士后出站后现在山东建筑大学从事先进材料加工的教学和科研工作。现为山东建筑大学材料科学与工程学院副教授。主持和完成省（部）级科研课题2项，获国家发明专利3项，在国内外重要刊物上发表论文30多篇，主要著作有《激光焊接/切割/熔覆技术》等。

内页插图

目录

第1章概述1
1．1激光加工的原理与特点1
1．1．1激光加工的工作原理1
1．1．2激光加工技术的特性3
1．1．3激光加工工艺4
1．2激光加工现状及发展趋势9
1．2．1激光加工的技术现状9
1．2．2激光加工技术的发展趋势11
1．2．3存在的问题和市场展望12
第2章激光加工基础14
2．1激光的物理特性14
2．1．1激光的特点14
2．1．2激光产生的基本原理15
2．1．3表征激光光束质量的特征参数17
2．1．4激光光束的输出形状20
2．2激光器及加工系统21
2．2．1激光器的基本组成及发展21
2．2．2CO2气体激光器23
2．2．3半导体激光器29
2．2．4YAG固体激光器33
2．2．5光纤激光器36
第3章激光熔覆的原理与特点40
3．1激光熔覆的原理及应用范围40
3．1．1激光熔覆的原理40
3．1．2激光熔覆的应用范围44
3．2激光熔覆的分类49
3．2．1预置送粉式激光熔覆49
3．2．2同步送粉式激光熔覆50
3．2．3丝材激光熔覆50
3．3激光熔覆的特点、成形及温度场53
3．3．1激光熔覆的优缺点54
3．3．2激光熔覆状态及表面成形56
3．3．3激光熔覆区的温度场61
3．3．4激光熔覆与激光合金化的区别66
第4章激光熔覆设备与材料68
4．1激光熔覆加工系统68
4．1．1激光熔覆加工系统的组成68
4．1．2 激光器69
4．1．3 送粉（丝）系统82
4．1．4激光加工平台96
4．2激光熔覆材料103
4．2．1 激光熔覆材料的特点103
4．2．2 激光熔覆材料的分类104
4．2．3激光熔覆用粉末材料107
4．2．4激光熔覆用丝材117
4．3激光熔覆材料的设计与选用120
4．3．1 激光熔覆材料的基本要求121
4．3．2 激光熔覆材料的设计121
4．3．3激光熔覆材料的选用123
4．3．4激光熔覆粉末的性能指标128
第5章激光熔覆工艺132
5．1激光熔覆工艺的特点132
5．1．1激光熔覆工艺分类132
5．1．2三个重要的工艺参数134
5．1．3工艺参数对熔覆质量的影响135
5．1．4工艺参数对温度场的影响139
5．1．5工艺参数对应力应变的影响143
5．2激光熔覆的特殊工艺示例146
5．2．1激光复合熔覆工艺特点146
5．2．2激光熔覆制备梯度复合材料147
5．2．3激光熔覆制备复合材料的工艺设计151
5．2．4激光非晶?纳米晶增强复合涂层的设计159
第6章激光熔覆技术的应用163
6．1钢铁材料的激光熔覆163
6．1．1模具的激光熔覆163
6．1．2钢轧辊的激光熔覆171
6．1．3船舶零件的激光熔覆175
6．1．4轴类零件的激光熔覆178
6．1．5发动机排气门的激光熔覆184
6．1．6齿轮的激光熔覆185
6．1．7车床刀具的激光熔覆186
6．2有色金属的激光熔覆187
6．2．1铝合金的激光熔覆187
6．2．2镁合金的激光熔覆198
6．2．3钛合金的激光熔覆205
6．2．4镍基高温合金的激光熔覆211
6．3特殊条件下的激光熔覆技术219
6．3．1水中兵器的激光熔覆修复219
6．3．2激光熔覆制造Ti6242高性能合金224
第7章激光熔覆质量及控制230
7．1激光器的光束质量及聚焦质量230
7．1．1激光器的光束质量230
7．1．2光束质量对聚焦的影响234
7．1．3引起激光束焦点位置波动的主要因素238
7．2激光与材料的相互作用242
7．2．1材料吸收激光的规律及影响因素242
7．2．2激光作用下材料的物态变化247
7．3激光加工过程监测248
7．3．1激光与材料作用过程的监测248
7．3．2激光束焦点位置检测与控制255
7．4激光熔覆层的组织与性能261
7．4．1激光熔覆层的显微组织特征261
7．4．2激光熔覆层的性能268
7．4．3激光熔覆层的耐磨性评定272
7．4．4激光熔覆层的应力状态274
第8章激光加工安全与防护276
8．1激光辐射对人体的危害276
8．2激光危害的工程控制277
8．3激光的安全防护277
参考文献279

前言/序言

铸就新生，重塑辉煌：表面工程的革新之路 在这个科技日新月异的时代，材料的性能提升与结构的优化是推动工业进步的核心驱动力。而“铸就新生，重塑辉煌”这一理念，正是对现代表面工程技术最贴切的诠释。它并非关注单一的材料加工方法，而是以一种宏观的视角，审视如何通过对材料表面进行精确、高效的改性，赋予旧有部件以全新的生命，解决传统制造和修复过程中遇到的瓶颈，为各行各业带来颠覆性的变革。 一、 表面改性的理论基石与技术图谱 表面工程，顾名思义，是对材料表面进行设计、制造与改造的一门综合性科学技术。它关注的焦点在于材料的“皮肤”，而非其“骨骼”。通过对表面进行精密的调控，能够显著改善材料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、抗氧化性、疲劳强度，乃至导电性、导热性等一系列关键性能。这背后蕴含着深厚的材料科学、物理学、化学以及工程学等多学科的交叉融合。 1. 材料科学的视角： 从微观结构的角度看，表面工程技术旨在改变材料表面的晶体结构、相分布、缺陷密度，甚至引入新的化合物相。例如，通过调控元素在表面的扩散行为，形成固溶强化层或沉淀强化层；或者通过相变诱导，使原有组织发生晶粒细化、马氏体转变等，从而提升材料的力学性能。理解不同材料在特定工艺条件下的相图、相变动力学以及界面反应机制，是进行有效表面改性的前提。 2. 物理学的力量： 能量的引入是实现表面改性的关键。无论是高温的热处理、高能量密度的束流作用，还是电场的激励，都旨在为材料表面的原子和分子提供足够的能量，使其发生定向的迁移、重组或化学反应。例如，等离子体技术利用了高能粒子轰击，加速了表面离子的溅射与沉积；而物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）等技术，则巧妙地运用了蒸发、升华、化学反应等物理化学过程，将目标物质以原子或分子的形式精确地沉积到基材表面。 3. 化学反应的驱动： 许多表面改性技术都离不开化学反应的参与。例如，渗氮、渗碳等热化学处理，通过在高温下使氮、碳原子渗入基材表面，与金属形成氮化物、碳化物，从而显著提高表面硬度。而一些新型的表面涂层技术，如溶胶-凝胶法，则利用了溶液中化合物的水解、缩合等化学反应，形成致密的氧化物或陶瓷涂层，赋予材料优异的耐腐蚀性和耐高温性。 4. 工程设计的智慧： 表面工程并非简单的“涂抹”或“烧烤”，而是需要精密的工程设计。这包括对工艺参数（如温度、时间、气氛、功率、流速等）的精确控制，以达到最佳的改性效果；同时，还要考虑基材的几何形状、尺寸精度、应力状态等因素，确保改性过程不会引入过大的残余应力，或者对原有尺寸造成不可接受的偏差。例如，在进行复杂曲面零件的表面处理时，需要设计合适的工装夹具和工艺路径，以保证表面处理的均匀性和完整性。 技术图谱的展开： 表面工程技术涵盖了多种工艺方法，它们各有侧重，但共同的目标都是提升材料表面的性能。 热处理与热化学处理： 这是最传统也最基础的表面改性方法，包括淬火、回火、调质、渗碳、渗氮、渗硼等，通过改变材料的微观组织和化学成分，提升硬度、耐磨性、疲劳强度等。 物理气相沉积（PVD）与化学气相沉积（CVD）： 这些技术能够形成致密、均匀、高性能的薄膜涂层，广泛应用于刀具、模具、光学元件、电子器件等领域，提供优异的耐磨、耐腐蚀、减反射、导电等性能。 等离子体技术： 利用等离子体的高能特性，可以实现表面活化、刻蚀、沉积等多种功能，在半导体制造、生物医学、材料表面处理等领域具有重要应用。 喷涂技术： 包括火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂、高能等离子喷涂（HVOF）等，能够将粉末材料熔化并喷射到基材表面形成涂层，用于修复磨损部件、提升表面耐磨性、耐腐蚀性等。 电化学沉积： 通过电解过程，将金属离子或络合物还原沉积在导电基材表面，形成金属、合金或复合涂层，常用于防腐蚀、装饰、功能性表面制备等。 表面合金化与扩散退火： 通过将合金元素扩散到基材表面，形成具有特定性能的表面合金层，例如，用于提高耐高温氧化性能的铝化、铬化处理。 机械加工与表面精加工： 虽然不是严格意义上的“改性”，但抛光、研磨、珩磨等精加工工艺，通过去除表面缺陷、减小表面粗糙度，也能显著提升部件的表面质量和性能。 二、 表面改性技术的应用领域拓展与价值创造 表面工程的价值在于其“化腐朽为神奇”的能力，能够为几乎所有使用材料的行业带来显著的效益提升。 1. 装备制造业的基石： 在航空航天、汽车、机械制造等领域，零部件的可靠性和使用寿命直接关系到产品的安全性和经济性。 航空航天： 飞机发动机叶片、起落架、机身结构件等关键部位，承受着极高的温度、应力、腐蚀和磨损。通过喷涂耐高温涂层、抗氧化涂层，以及进行表面强化处理，能够显著延长这些部件的使用寿命，降低维护成本，提升飞行安全。例如，涡轮叶片表面的陶瓷隔热涂层，能够有效降低工作温度，提高发动机效率。 汽车工业： 发动机活塞环、气缸壁、曲轴、齿轮等关键部件，其表面性能的优劣直接影响到发动机的功率、燃油经济性和排放。通过渗氮、PVD/CVD涂层等技术，可以大幅提高这些部件的耐磨性、抗腐蚀性，减少摩擦损耗，从而实现节能减排和延长使用寿命。 通用机械： 各种轴承、齿轮、刀具、模具等，其表面硬度、耐磨性和精度是决定其工作性能的关键。通过热处理、PVD/CVD涂层、渗氮等技术，可以大幅提升这些产品的性能，降低更换频率，提高生产效率。 2. 能源领域的绿色脉搏： 能源的生产、输送和转化过程，常常伴随着严苛的工作环境。 发电行业： 燃气轮机叶片、锅炉管件、核电站关键部件等，需要承受高温、高压、强腐蚀以及磨损。表面工程技术，如热障涂层、抗氧化涂层、抗腐蚀涂层，能够有效提升这些设备的耐用性，降低故障率，提高能源转化效率，并延长设备的使用寿命。 石油与天然气工业： 钻井设备、输油管道、阀门等，长期暴露在腐蚀性介质和高磨损环境中。通过表面涂层技术，如硬质合金涂层、陶瓷涂层，能够显著提高其耐磨性和耐腐蚀性，减少维护频率，保障能源供应的稳定。 3. 医疗健康的新希望： 生物相容性与精密性是医疗器械的关键。 植入性医疗器械： 人工关节、牙科植体、心脏支架等，需要与人体组织长期接触，因此对材料的生物相容性、耐磨性、耐腐蚀性有着极高的要求。通过PVD/CVD技术制备的钛合金涂层、羟基磷灰石涂层等，能够提高植入物的骨整合能力，减少排异反应，延长植入物的使用寿命。 手术器械： 手术刀、钳子等精密手术器械，需要保持长久的锋利度和优异的耐腐蚀性。采用PVD/CVD技术制备的类金刚石（DLC）涂层，能够显著提高其硬度和耐磨性，同时具有良好的生物相容性，减少术中磨损和对组织的损伤。 4. 电子信息产业的微观世界： 随着电子产品集成度的不断提高，对材料表面的精度和功能性提出了更高的要求。 半导体制造： 在芯片制造过程中，PVD、CVD、等离子体刻蚀等表面工程技术是不可或缺的关键环节，用于制备金属互连线、绝缘层、栅极等功能结构。 显示技术： 液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）等显示面板的制备，同样依赖于薄膜沉积、表面处理等技术，以实现高分辨率、高对比度和长寿命。 5. 新材料与新应用的探索： 表面工程技术的发展，也催生了许多新型材料和应用。 功能性表面： 疏水疏油表面、自清洁表面、抗菌表面、形状记忆合金表面等，通过精确调控表面微观形貌和化学成分，赋予材料前所未有的功能。 纳米技术结合： 将纳米材料引入表面工程，如制备纳米复合涂层，能够进一步提升材料的综合性能，例如，更强的硬度、更低的摩擦系数。 三、 展望未来：智能化与可持续发展的表面工程 面向未来，表面工程技术的发展将更加注重智能化、自动化与可持续性。 智能化工艺控制： 结合先进的传感器技术、大数据分析和人工智能算法，实现对表面工程过程的实时监控、智能优化和精准控制，进一步提高工艺稳定性和产品一致性。 绿色工艺开发： 研发低能耗、低污染的表面工程技术，例如，低温等离子体技术、水性涂料技术，减少对环境的影响，实现可持续发展。 多功能集成表面： 追求单一材料实现多种功能的集成，通过巧妙的设计和先进的制造工艺，使表面能够同时具备耐磨、抗腐蚀、导电、传感等多种特性，为产品的创新设计提供更多可能性。 在线监测与预测性维护： 将传感器技术集成到使用表面工程技术的部件中，实时监测其表面状态，并通过预测性维护，在故障发生前进行干预，从而延长部件寿命，降低维护成本。 “铸就新生，重塑辉煌”不仅仅是一句口号，更是表面工程技术不断追求卓越、服务社会、推动进步的生动写照。它通过对材料表面的精准雕琢，赋予了产品更长的生命周期，更优异的性能，更广泛的应用前景，为人类社会的科技发展和生活品质的提升，贡献着不可或缺的力量。

评分☆☆☆☆☆

我是一名从事特种设备维护和再制造工作的技术人员，日常工作中经常需要处理一些因磨损、腐蚀等原因损坏的零部件。传统的修复方法往往效率不高，而且可能对工件造成二次损伤。了解到激光熔覆技术在修复复杂零部件方面具有独特的优势，我便购买了《激光熔覆技术及应用》这本书，希望能从中找到解决实际问题的方案。从目录和章节标题来看，这本书对激光熔覆的实际操作和应用场景进行了详细的阐述，这正是我所需要的。我特别关注书中关于不同材料修复的案例分析，以及在修复过程中可能遇到的常见问题及其解决方案。书中对激光熔覆设备的选择、维护和操作规范的介绍，也将为我安全有效地开展工作提供指导。我希望能通过阅读这本书，掌握激光熔覆技术在零部件修复和性能提升方面的具体应用技巧，从而提高工作效率，延长设备使用寿命。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在精密制造行业工作多年的工程师，我深知先进制造技术对提升产品质量、降低生产成本的重要性。激光熔覆技术近年来在修复、强化和功能化表面处理方面展现出了巨大的优势，因此我一直密切关注该领域的进展。当我看到《激光熔覆技术及应用》这本书时，我毫不犹豫地购买了。这本书的装帧质量上乘，内页排版合理，图文并茂，即使是专业性极强的技术内容，也能够清晰地呈现出来。我特别对书中关于不同激光器类型、其性能特点以及与熔覆工艺的匹配关系进行了详细的介绍，这对于我们选择合适的设备至关重要。同时，书中对各种熔覆材料（如金属粉末、陶瓷颗粒等）的性能、制备方法以及与基材的结合机理的探讨，也为我们选择和优化熔覆材料提供了宝贵的参考。我非常期待书中关于不同行业应用案例的详细解析，比如在航空航天、汽车制造、模具修复等领域的实际应用，这能够帮助我将书本知识转化为实际的生产解决方案。

评分☆☆☆☆☆

我是一名机械工程专业的硕博连读研究生，研究方向涉及到先进材料的制备与表征。在我的研究课题中，激光熔覆技术扮演着越来越重要的角色。这本书《激光熔覆技术及应用》是我在查找相关文献时偶然发现的，它的出版时机恰逢其时，为我解决研究中的一些难题提供了新的思路。从初步浏览来看，这本书的理论深度和广度都相当可观，不仅系统地介绍了激光熔覆的基本原理，如激光与物质的相互作用、熔池动力学等，还对各种影响熔覆层显微组织和性能的因素进行了深入分析。我特别欣赏书中对数值模拟在激光熔覆过程中的应用介绍，这能够帮助我们更精确地预测和控制熔覆过程，提高研究效率。此外，书中对新型熔覆材料和复合熔覆技术的探讨，也为我的课题研究开辟了新的方向。我期待在阅读过程中，能够获得更多关于激光熔覆层失效分析和寿命预测的知识，以完善我的研究体系。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本书，我就被它厚实的内容所吸引。作为一名对工业技术发展趋势抱有浓厚兴趣的科技爱好者，我一直在关注那些能够带来颠覆性变革的新兴技术，《激光熔覆技术及应用》无疑就是其中之一。这本书的包装严密，书本拿在手里有分量感，给人一种内容扎实的感觉。打开后，其详尽的目录结构一目了然，让我对全书的脉络有了初步的了解。书中对激光熔覆的工艺过程、参数控制以及由此产生的熔覆层质量评估方法进行了细致的描述，这对于我理解这项技术的核心至关重要。我对书中关于如何根据不同的应用需求选择合适的激光熔覆工艺和材料的章节尤为感兴趣，因为这直接关系到技术的实用性和经济性。书中还提及了激光熔覆在表面改性、修复再生等方面的广阔前景，这让我对这项技术未来的发展充满了好奇和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常简洁大气，书名《激光熔覆技术及应用》的设计也很有科技感，字体粗细适中，颜色搭配也很协调，让人一看就觉得这本书内容专业且有深度。翻开扉页，纸张的触感温润，印刷清晰，字体大小适宜，阅读起来非常舒适。我是一名对新材料和先进制造工艺感兴趣的在校大学生，平时会关注一些行业内的最新动态，而激光熔覆技术作为一种非常具有潜力的增材制造技术，一直是我非常想深入了解的领域。这本书的出现，无疑为我提供了一个绝佳的学习机会。从目录上看，本书涵盖了激光熔覆的原理、工艺、设备、材料以及各种应用场景，这让我对即将展开的学习充满期待。我尤其关注关于材料选择和工艺参数优化的部分，因为这直接关系到熔覆层的性能和实际应用效果。希望本书能够提供详细的理论阐述和丰富的案例分析，帮助我构建起对激光熔覆技术全面而系统的认知，为我未来的学术研究和职业发展打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

书很正，很精美

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评分☆☆☆☆☆

很一般，性价比超低。

评分☆☆☆☆☆

书很正，很精美

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书很正，很精美

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