激光非晶化

出处：按学科分类—工业技术 北京工业大学出版社《特种加工手册》第74页（1457字）

激光非晶化是用高功率激光束快速加热材料表面，借助材料自身的热传导快速冷却而直接得到表面非晶态的技术，这项技术融合了高功率激光束的表面选区加工特点和非晶态金属合金的优良性能，具有综合优势．激光非晶化已成为研究非晶金属的有效手段和材料表面改性的重要方法．

现代对激光非晶化的研究有脉冲激光非晶化和连续激光非晶化两种．

2．5．4．1 脉冲激光非晶化

脉冲激光是一种研究非晶化的有效工具，吸引了国内外许多学者进行试验研究，70年代末、80年代中期出现了脉冲激光非晶化研究的高潮．

脉冲激光非晶化主要采用固体脉冲激光器(如Nd：YAG和红宝石)，为获得短脉冲或超短脉冲，如微秒(10^-6s)、纳秒(10^-9s)、皮秒(10-¹²s)及飞秒(10^-15s)，需要采用锁模、调Q或倍频技术．

人们对脉冲激光非晶化所做的试验工作，使人们对激光非晶化的特点、难度、可行性和今后的发展潜力有了较多的认识．由于脉冲激光非晶化只能得到微区非晶，效率很低，难以实用化，因此主要局限于理论性研究．

2．5．4．2 连续激光非晶化

80年代以来是研究连续激光非晶化的重要时期，在脉冲激光非晶化研究的基础上，试图用高功率连续CO₂激光来实现高覆盖率和较大面积的非晶层，着重于研究连续激光非晶化的可行性和开发激光非晶化的实用性．

连续激光非晶化研究通常用高功率CO₂激光器(1～20kW)，由于要求聚焦焦斑功率密度高于10⁶W／cm²，因而对激光光束质量有所要求，往往采用输出高斯模或低阶模的快速轴向流动CO2激光器以及输出低阶模的横流CO₂激光器．

20多年的研究和发展已经取得了许多成绩，对激光非晶化的认识和理解不断深化，并在不少材料上获得了微区的非晶态组织，但总的说来连续激光非晶化的研究进展仍然比较缓慢，具体应用尚为数不多．

2．5．4．3 连续激光非晶化的实例及激光非晶化的应用

(1)连续激光非晶化的实例 连续激光非晶化的研究实例见表2-18．

表2-18 连续激光非晶化的研究实例

(2)激光非晶化的应用 激光非晶化能够直接在零件表面获得性能优异的非晶态薄层的特性，使它必将具有很好的应用前景．但是目前激光非晶化还没有得到广泛的应用．

1992年，苏宝蓉、陈兰英等首次成功地进行了激光非晶化应用．他们用高能量脉冲钕玻璃激光、高重复率YAG激光和高功率CO₂激光对棉纺厂纺机零件纲领(45钢碳-氮共渗后回火处理)进行了非晶化处理．3种激光在一定条件下均能在碳-氮共渗层上得到非晶态，非晶态的热稳定性在250℃左右．