定义：

通过激光对工件表面进行设计和改进处理，从而改善其表面性能的方法。

原理：

激光束向金属表面层照射，金属表层和其所吸收的激光进行光-热转换。当光子和金属的自由电子相碰撞，金属导带电子的能级提高，并将其吸收的能量转化为晶格的热振荡。由于光子能穿透金属的能力极低，作用深度很浅，故仅能使其表面的一薄层温度升高。由于导带电子的平均自由时间仅有0.001s左右，因而这种热交换和热平衡的建立是非常迅速的。

分类：

包括清洗、相变硬化、合金化、涂敷、熔凝、冲击强化等。

激光清洗：

1.定义：

利用高能的激光束照射工件表面，使表面的污物、锈斑或涂层发生瞬间蒸发或剥离，高速有效地清除表面的污染物或涂层。

2.特点：

a.不需有机溶剂，没有废液排放，残渣少，不会造成环境污染；

b.有效清除其他方法难以去除干净的吸附在物体表面的亚微米粒子；

c.柔性高、可控性好、易于选区定位精密清洗；

d.易于远距离遥控清洗难以到达或危险的地方。

3.方法：

a.激光干洗法，即采用脉冲激光直接辐射去污；

b.激光+液膜的方法，即首先沉积一层液膜于基体表面，然后用激光使液膜发生爆炸去污；

c.激光+惰性气体的方法，即激光辐射的同时，用惰性气体吹向工件表面，当污物从表面剥离后，就被气体远远吹离表面，避免清洁表面再次污染和氧化；

d.用激光使污物松散后，再用非腐蚀性的化学方法去污。

激光相变硬化：

1.定义：

以高能量的激光束快速扫描工件，使工件表层迅速加热到奥氏体化温度，随后通过热量往基体深部的传导，被加热的表层以很快的速度冷却，得到马氏体组织。

2.目的：

在工件表面有选择性的局部产生硬化带以减低磨损，以及通过在表面产生压应力来提高疲劳强度。

3.优点：

a.淬硬层组织细化，硬度比常规淬火提高15~20%，铸铁经淬火后耐磨性提高3~4倍；

b.加热速度快，工艺周期短，生产效率高，成本低，工艺过程易于控制，自动化程度高；

c.对于孔状及腔筒内壁等特殊部位，只要激光束能照射到的均可进行处理；

d.可进行大型零件的局部表面的硬化及形状复杂零件的硬化处理；

e.淬硬层深度可精确控制。

激光合金化：

1.定义：

在高能束激光作用下，将一种或多种合金元素与基材表面快速溶凝，从而使廉价材料表面具有预定的高合金特性的技术。

2.特点：

a.低级金属零件的局部表面经处理后能获得高级合金的性能；

b.层深层宽可以得到精密控制，施加合金用量少，效率高；

c.由于激光加热层温度梯度大，故结合层窄，结合质量好，对基体金属性能的坏影响小；

d.高熔点合金能容易涂覆在低熔点合金表面；

e.施加合金的方法有：粉末法、等离子涂层法、镀层法、真空溅射法、爆炸结合法等；

f.表面预先准备手续较多，如开槽、不平处加工等；

g.在一些硬度高、孔隙率低、结合好的涂层上已出现裂纹，需预热解决膨胀差异。

激光涂敷：

1.定义：

采用激光加热，使基材材料，仅表面一极薄层熔化，同时加入另外的合金成分并一起熔化后迅速凝固形成新的合金层。

2.材料：

基体材料为碳钢、铸铁、不锈钢和铝等；

涂层材料是Co、Ni和Fe基合金、碳化物、氧化铝、陶瓷等。

3.特点：

涂敷材料受到基体材料极小的稀释，基本保持其原有成分及性质不变，从而提供良好的耐磨损、抗腐蚀能力。

激光溶凝处理：

1.定义：

指用较高功率密度（10^4到10^6W/cm2）的激光束，在金属表面扫描，使表层金属熔化，随后快速冷却。

2.目的：

得到细微的接近均匀的表层组织，具有极好的抗腐蚀性能。

3.使用情况：

主要用于铸铁、工具钢和某些能形成非晶体态的共晶等材料的处理

4.注意事项：

a.宜采用均强光斑，也可采用聚焦光斑或离散光斑。

b.溶凝处理一般不加增强激光吸收层。

激光冲击强化：

1.定义：

用很高的功率密度的激光，在极短的时间内使金属表面温度迅速上升，达到汽化的程度，表面材料如此突然地被汽化，基体金属就收到高压应力冲击波，从而使材料表层得以强化。

2.作用机理：

在材料表面产生高强度冲击波，幅度大于为10000Pa，足以使金属产生强烈的塑性变形，使激光冲击区在显微组织呈现位错的缠结网络。

3.适用材料：

改善钢、钛合金、铝等。

4.目的：

a.提高材料表面强度、屈服强度以及疲劳寿命；

b.强化精加工后部件的非平坦表面，提高裂纹扩展抗力强度；

c.通过强化焊缝，减少焊接铝管的壁厚。