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1 绪论1

1.1 激光产生的基本原理及其发展历程1

1.1.1 激光产生的基本原理1

1.1.2 激光的发展历史2

1.2 激光的特性3

1.2.1 激光的高亮度3

1.2.2 激光的高方向性3

1.2.3 激光的高单色性3

1.2.4 激光的高相干性3

1.3 激光材料加工的特点4

1.4 激光材料加工的发展及应用现状4

1.4.1 国外激光材料加工的发展及应用4

1.4.2 我国激光材料加工的发展及应用4

1.5 激光材料加工的发展趋势5

复习题5

2 激光材料加工的技术基础6

2.1 激光材料加工用激光器6

2.1.1 高功率二氧化碳激光器系统6

2.1.2 固体激光器系统7

2.1.3 准分子激光器8

2.1.4 光纤激光器8

2.1.5 半导体激光器12

2.1.6 激光材料加工用其他激光器13

2.1.7 正确选用材料加工用激光器13

2.2 激光材料加工成套设备系统14

2.2.1 激光加工机床14

2.2.2 激光加工成套设备系统及国内外主要厂家14

2.3 激光材料加工用光学系统14

2.3.1 激光器窗口14

2.3.2 导光聚焦系统及光学元部件（激光加工外围设备）15

2.4 激光束参量测量15

2.4.1 激光束功率、能量参数测量15

2.4.2 激光束模式测量16

2.4.3 激光束束宽、束散角及传播因子测量17

2.4.4 激光束偏振态测量18

2.4.5 激光束的光束质量及质量因子的概念19

复习题19

3 激光与材料交互作用的理论基础20

3.1 材料对激光吸收的一般规律20

3.1.1 吸收系数与穿透深度20

3.1.2 激光垂直入射时的反射率和吸收率21

3.1.3 吸收率与激光束的偏振和入射角的依赖关系21

3.2 激光束与金属材料的交互作用22

3.2.1 交互作用的物理过程22

3.2.2 固态交互过程23

3.2.3 液态交互作用24

3.2.4 气态的交互作用24

3.2.5 激光诱导等离子体现象24

3.3 激光束作用下的传热与传质25

3.3.1 传热过程25

3.3.2 传质过程31

3.4 高能束加热的固态相变32

3.4.1 固态相变硬化特征32

3.4.2 固态相变组织35

3.5 高能束加热的熔体及凝固38

3.5.1 熔体特性38

3.5.2 凝固特征40

3.5.3 凝固组织42

3.5.4 重熔凝固组织42

3.5.5 自由表面组织42

复习题43

4 激光相变硬化（激光淬火）44

4.1 激光相变硬化（激光淬火）原理44

4.2 激光相变硬化工艺44

4.2.1 激光相变硬化工艺参数及相互关系45

4.2.2 激光相变硬化工艺参数的选择和确定45

4.3 表面预处理对硬化效果的影响46

4.3.1 工件表面预处理方法46

4.3.2 对硬化效果的影响47

4.4 原始组织对硬化后的组织性能的影响47

4.5 常用金属材料激光相变硬化后的组织和性能49

4.6 激光相变硬化后的残余应力及变形52

4.6.1 残余应力52

4.6.2 变形53

4.7 激光硬化后的质量检测54

4.8 激光相变硬化的应用实例55

复习题55

5 激光熔覆与合金化56

5.1 激光熔覆与合金化的理论基础56

5.1.1 激光熔覆与合金化联系与区别56

5.1.2 激光熔覆与合金化的成分均匀性及其控制56

5.1.3 激光熔覆与合金化的应力状态、裂纹与变形57

5.1.4 激光熔覆与合金化的气孔及其控制58

5.2 激光熔覆制备金属基梯度复合材料涂层59

5.2.1 梯度涂层成分设计59

5.2.2 梯度涂层的激光熔覆制备过程60

5.2.3 梯度涂层的组织与性能60

5.3 激光熔覆制备梯度生物活性陶瓷复合涂层及其生物活性63

5.3.1 梯度生物活性陶瓷涂层成分设计64

5.3.2 梯度生物活性陶瓷涂层的制备过程65

5.3.3 梯度生物活性陶瓷涂层的组织结构67

5.3.4 梯度生物活性陶瓷涂层的力学性能73

5.3.5 梯度生物活性陶瓷涂层的生物活性及生物相容性87

5.4 激光熔覆制备高熵合金涂层107

5.4.1 高熵合金理论基础107

5.4.2 高熵合金特性108

5.4.3 高熵合金的制备方法111

5.4.4 高熵合金的性能及应用113

5.4.5 激光制备高熵合金工艺优化114

5.4.6 激光熔覆功率对高熵合金涂层组织的影响115

5.4.7 激光熔覆扫描速度对高熵合金涂层组织的影响116

5.4.8 激光制备高熵合金涂层组织结构分析118

5.5 激光熔覆制备形状记忆合金涂层130

5.5.1 激光熔覆Fe-Mn-Si记忆合金涂层的制备工艺131

5.5.2 激光熔覆Fe-Mn-Si记忆合金涂层的试验方法131

5.5.3 记忆合金涂层的成分设计136

5.5.4 记忆合金涂层的组织结构分析138

5.5.5 记忆合金涂层的力学性能分析140

5.6 激光表面熔覆技术的应用148

5.6.1 在化工行业的应用148

5.6.2 在机械行业的应用148

5.6.3 在冶金行业的应用149

5.7 激光表面合金化150

5.7.1 激光表面合金化类型150

5.7.2 激光表面合金化的合金材料体系150

5.7.3 激光表面合金化的应用152

5.8 激光选区熔化增材制造技术（激光3D打印技术）153

5.8.1 激光选区熔化增材制造技术153

5.8.2 激光选区熔化增材制造技术的应用153

复习题157

参考文献158