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第一章 概论1

1.1 激光的特性和发展简史1

1.1.1 激光的特性1

1.1.2 激光技术发展简史2

1.2 激光加工的特点、类型和应用4

1.2.1 激光加工的特点4

1.2.2 激光加工的类型和应用5

1.2.3 激光加工系统的基本概念6

1.3 国外激光加工现状及发展预测7

1.4 我国激光加工现状及发展预测10

2.1.1 氦-氖激光器13

2.1 气体激光器13

第二章 激光加工设备13

2.1.2 氩离子激光器15

2.1.3 CO2激光器18

2.1.4 准分子激光器31

2.2 固体激光器33

2.2.1 引言33

2.2.2 常用的激光工作物质35

2.2.3 泵浦光源40

2.2.4 固体激光器电源48

2.3 激光器的输出特性与测量61

2.3.1 能量与功率61

2.3.2 光束模式与发散角63

2.3.3 尖峰结构及脉宽66

2.3.4 光的偏振70

2.4 激光加工设备的光学系统72

2.4.1 光学系统的功能及选用原则72

2.4.2 光束聚焦73

2.4.3 其它的光学元件79

2.5 加工机及控制系统84

2.5.1 激光加工机的结构形式84

2.5.2 二坐标、三坐标、五坐标加工机和数控系统85

2.5.3 激光机器人91

2.5.4 典型的激光加工系统94

参考文献98

第三章 激光加工的物理基础99

3.1 激光与材料的相互作用99

3.1.1 激光与材料相互作用的物理过程101

3.1.2 吸收率111

3.1.3 激光与固体的相互作用116

3.1.4 激光与液体的相互作用126

3.1.5 激光与气体的相互作用128

3.1.6 激光与等离子体的相互作用134

3.2 材料在激光作用下的传热136

3.2.1 半无限大物体的加热137

3.2.2 有限厚平板的加热139

3.2.3 多层板的加热144

3.2.4 恒定热输人熔化半无限大物体146

3.2.5 汽化半无限大物体148

3.2.6 数值法求解导热问题150

3.3 材料在激光作用下的传质156

3.3.1 激光作用下的固相传质157

3.3.2 激光作用下的液相传质159

3.3.3 激光快速熔凝过程中的溶质再分配162

3.4 激光加工制品的质量检测169

3.4.1 金相检验169

3.4.2 显微硬度分析170

3.4.3 微区成分分析171

3.4.4 X线结构分析174

3.4.5 电镜分析175

3.4.6 表面粗糙度的测定176

3.4.7 机械性能分析178

3.4.8 残余应力分析178

3.4.9 典型激光加工制品的质量分析180

参考文南182

第四章 金属表面的激光强化186

4.1 激光淬火(激光相变硬化)186

4.1.1 激光淬火的基础理论186

4.1.2 激光淬火工艺216

4.2.1 激光合金化与涂覆的基础理论239

4.2 激光合金化与涂覆239

4.2.2 激光合金化与涂覆工艺250

4.2.3 激光合金化与涂覆的质量控制274

4.2.4 常用材料的激光合金化与涂覆280

4.2.5 激光合金化与涂覆的应用实例284

4.3 激光表面非晶化和微晶化284

4.3.1 激光非晶化原理285

4.3.2 脉冲激光表面非晶化296

4.3.3 连续激光表面非晶化301

4.3.4 快速熔凝的凝固理论304

4.3.5 工艺参数对组织结构的影响315

4.4.1 冲击硬化的基本原理319

4.4 冲击硬化及激光对材料的破坏319

4.4.2 冲击硬化工艺参数对材料机械性能的影响320

4.4.3 冲击硬化的应用326

4.4.4 激波及其引起断裂的能力326

参考文献330

第五章 激光焊接335

5.1 热传导焊接335

5.1.1 激光焊接热传导理论简述335

5.1.2 激光焊接工艺参数的选择340

5.1.3 焊接工艺方法的选择352

5.1.4 激光钎焊361

5.2.1 激光深熔焊理论基础382

5.2 激光深熔焊382

5.2.2 激光深熔焊特征390

5.2.3 激光深熔焊影响因素394

5.2.4 激光深熔焊接头形式408

5.2.5 典型材料的激光深熔焊409

5.3 激光焊接的发展421

5.3.1 增弧激光焊421

5.3.2 激光增丝焊424

参考文献425

6.1 激光切割的特征和基本原理428

6.1.1 激光切割的特征428

第六章 激光切割428

6.1.2 激光切割的基本原理429

6.2 激光切割的质量及影响因素434

6.2.1 激光切割质量434

6.2.2 激光切割质量的影响因素435

6.3 典型材料的激光切割468

6.3.1 金属材料的切割468

6.3.2 非金属材料的切割479

6.3.3 复合材料的切割487

6.3.4 其它特种材料的切割487

6.4 激光切割发展方向489

6.4.1 增加总能量输入489

6.4.3 提高熔融产物的排出速度491

6.4.2 增加功率密度491

6.4.4 增弧切割496

参考文献498

第七章 半导体材料的激光加工501

7.1 概述501

7.2 激光与半导体相互作用502

7.2.1 吸收502

7.2.2 反射505

7.2.3 热传导506

7.3 加工模式507

7.3.1 热模式507

7.4.1 连续激光加工509

7.3.2 等离子体模式509

7.4 半导体材料激光加工方法509

7.4.2 脉冲激光加工511

7.5 激光加工半导体材料的应用513

7.5.1 已在生产中应用的加工工艺513

7.5.2 应用展望529

参考文献544

第八章 激光加工的其它应用547

8.1 激光化学气相沉积(LCVD)547

8.1.1 LCVD的基础及工艺547

8.1.2 LCVD的应用562

8.2.1 超微粒的结构特征563

8.2 激光制备超微粒563

8.2.2 超微粒的性质和应用566

8.2.3 激光制备超微粒方法567

8.3 激光加热改善切削加工性572

8.4 电-激光加工577

参考文献580

第九章 激光加工的安全防护583

9.1 激光辐射的危害584

9.1.1 激光损伤组织的因素584

9.1.2 激光对眼睛的危害586

9.1.3 激光对皮肤的危害588

9.2 使用激光时伴随的危害589

9.2.1 电气危害590

9.2.2 大气污染591

9.2.3 伴随辐射危害591

9.2.4 低温致冷剂591

9.2.5 噪声592

9.2.6 爆炸危害592

9.2.7 火灾592

9.3 激学安全防护标准593

9.3.1 国际激光安全防护标准593

9.3.2 外国激光安全防护标准594

9.3.3 我国激光安全防护标准596

9.4 激光危害分类597

9.4.1 决定激光器危害分类的因素598

9.4.2 可达发射极限和激光危害分类599

9.4.3 激光加工系统危害分类举例603

9.4.4 其它危害因素分析605

9.5 激光加工系统安全防护措施607

9.5.1 激光加工系统的工程控制610

9.5.2 警告标记620

9.5.3 其它说明性要求622

9.5.4 个人防护用品622

9.6 典型的激光加工系统的安全防护措施630

9.6.1 Nd：YAG激光材料加工631

9.6.2 高功率CO2激光(1～20KW)加工设备635

9.6.3 激光在印刷工业中的应用638

9.6.4 其它损伤(噪声、空气污染)639

9.6.5 准分子激光加工640

9.7 激光安全管理640

9.7.1 激光安全委员会641

9.7.2 激光安全员642

9.7.3 激光加工主管人员644

9.7.4 激光加工工作人员645

9.7.5 激光安全训练645

9.7.6 医学监督646

参考文献648