读者对象:可供从事机械工程、激光技术、国防军事和装备制造等领域的科技工作者研究参考, 可作为高等院校学生教学参考书, 也可供机械工程、光学工程、装备制造领域的技术人员、大专院校师生以及与其有关的技术工人阅读和参考
《激光表面改性技术及其应用》总结提炼作者几十年的激光表面改性研究成果。全书共13章，分别系统介绍了激光表面改性基础理论、专用成套设备、激光相变硬化、激光重熔强化、激光合金强化、激光熔覆、纳米结构表面改性、激光与化学复合镀制备纳米结构表面改性、激光化学反应原位合成TiC涂层、激光冲击硬化、激光非晶化表面改性、有色金属激光表面改性以及激光安全操作与防护。
本书可供从事机械工程、激光技术、国防军事和装备制造等领域的科技工作者研究参考，可作为高等院校学生教学参考书，也可供机械工程、光学工程、装备制造领域的技术人员、大专院校师生以及与其有关的技术工人阅读和参考。
姚建华，1965年出生，教授，博士，博士生导师。先后到美国密西根大学和英国剑桥大学留学访问，现任浙江工业大学激光加工技术工程研究中心主任.科技部国际科技合作基地能源装备特种技术国际合作研究中心主任，入选浙江省新世纪151人才工程第一层次。主要学术兼职有：美国激光学会会员、中国机械工程学会热处理分会理事、中国机械工程学会高能密度热处理技术委员会副主任、中国光学学会激光加工委员会常务委员、中国机械工程学会失效分析分会失效分析专家等。长期从事激光加工与制造应用技术研究，在激光表面改性领域的主要成果已经在国内多家大型企业应用，效益显著，获授权发明专利12项，获浙江省科学技术奖一等奖1项、二等奖1项、三等奖1项；获中国机械工业科学技术奖一等奖1项、二等奖1项；获省级教学成果二等奖1项。发表学术论文120余篇，其中三大索引收录70余篇；主编高等专业教材7部。
第1章 概述
1.1 激光表面改性技术基础
1.1.1 激光产生机理
1.1.2 激光的特性与模式
1.1.3 激光与材料相互作用的物理基础
1.1.4 金属材料对激光的吸收
1.2 激光表面改性主要技术内容与特点
1.2.1 激光表面改性技术内容
1.2.2 激光表面改性技术特点
1.3 激光表面改性技术的内涵及作用
1.3.1 激光表面改性技术的内涵
1.3.2 激光表面改性技术在发展循环经济、建设节约型社会中的作用
1.4.4 激光表面改性技术国内外发展现状与展望
1.4.1 激光表面改性技术国外发展现状
1.4.2 激光表面改性技术国内发展现状
1.4.3 激光表面改性技术存在的问题与前景展望
参考文献
第2章 激光表面改性成套设备
2.1 激光器的类型、特点与选用原则
2.1.1 气体激光器
2.1.2 掺钕钇铝石榴石（Nd：YAG）激光器
2.1.3 准分子激光器
2.1.4 半导体激光器
2.1.5 光纤激光器
2.1.6 激光器选用原则
2.2 导光聚焦系统
2.2.1 激光传输与变换设计
2.2.2 光束聚焦系统
2.3 喂料系统
2.3.1 自动送粉系统
2.3.2 自动送丝系统
2.4 激光表面改性质量监控系统
2.4.1 温度检测与反馈控制系统
2.4.2 激光表面改性成套设备在线质量控制与集成
参考文献
第3章 激光相变硬化表面改性技术与应用
3.1 激光相变硬化表面改性工艺及特性
3.1.1 激光相变硬化表面改性工艺
3.1.2 激光相变硬化表面改性技术特性
……
第4章 激光重熔强化表面改性技术与应用
第5章 激光合金强化表面改性技术与应用
第6章 激光熔覆表面改性技术与应用
第7章 激光熔覆法制备纳米结构表面改性涂层技术与应用
第8章 激光与化学复合镀制备纳米结构表面改性涂层技术与应用
第9章 激光化学反应原位合成TiC涂层的工艺技术
第10章 激光冲击硬化表面改性技术与应用
第11章 激光非晶化表面改性技术与应用
第12章 有色金属激光表面改性技术与应用
第13章 激光安全操作与防护
1）激光表面合金化
在金属表面涂敷所需合金化涂层，经激光熔化处理后，金属表面层具有与基体不同的化学成分，并使之具有新的合金结构。通常采用的渗碳、渗氮、渗铬等合金化方法，需要将工件整体放入扩散炉中经长时间加热，通过碳、氮、铬等元素的扩散和气相沉积，来改变金属表面的化学成分，这些方法周期长、变形大、消耗的合金元素多。相比之下，激光表面合金化具有效率高、能量消耗少、合金化元素消耗少、变形小等优点。如汽车嵌套式阀座，若采用高温合金基材，成本高，加工难；而采用激光合金化对灰铸铁基体的工作部位进行局部强化，可解决这一难题。先涂一层铬，用6.5kW的CO：激光器熔化形成0.75mm厚的抗回火含铬耐热表面层，硬度达55HRC，能经受540℃耐磨要求。对铝合金表面进行FeNiCr激光合金化处理，发现铝合金表面出现A19NiFe和AIFeNiSi硬化相，强化了铝合金表面。
2）激光表面熔覆
将具有某种特性（耐磨、耐热、耐蚀等）的合金粉末，预置涂敷于金属工件表面，或在激光处理的同时喷于激光处理区，使之在激光作用下熔化、扩散并凝固，形成与基体冶金结合、性能优良的表面包覆层。这种方法与通用的喷涂、电镀、离子镀层等工艺相比，优点在于结合牢固，包覆层厚度可控，操作简单，加工周期短，包覆层材料省等。与激光合金化类似，两者都需要添加合金元素。两者区别在于：合金化时，试样表层和涂层都熔化，被熔的基体材料与表面涂敷合金元素均匀扩散或化合，形成化学成分与原基体材料不同的新合金层，合金层组分与基体成分相关性大；而熔覆时，依靠合金在表面堆积成一定厚度的合金层，彻底改变表面组分，与基材成分相关性不大。笔者对铝合金表面进行碳化钨、碳化硼、二硫化钼等激光熔覆处理，得到了抗磨的碳化物以及减磨的固体润滑复合表面层，使基体合金耐磨性提高4倍～6倍。
3）激光表面重熔
激光表面重熔是利用激光加热熔化表面后快速凝固，可改善表面显微组织的分布，这样的熔化可以进行一次或重复多次。铁素体可锻铸铁布氏硬度为130HB～170HB，组织是铁素体基体上的团絮状石墨和少量的珠光体，这种材料不易淬火，必须把团絮状石墨溶解，而且允许有足够的时间让碳扩散到奥氏体基体中才能实现。采用激光重熔扫描时，就能使碳很快再溶解并向奥氏体扩散，使奥氏体获得所需的碳浓度，获得的淬火组织为马氏体基体，硬度可达60HRC。通过对铝合金激光重熔处理后，发现细化的处理层枝晶间距是基体枝晶间距的1/18。
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