多能场激光复合表面改性技术及其应用

　　激光复合表面改性技术是材料表面工程与增材制造、增材再制造领域新兴的先进技术之一。多能场激光复合表面改性技术是指激光与至少一种其他能场相互作用参与同一加工过程，并改变材料性能，产生比单一能场更优（质量、效率、成本等更优）的加工效果的一种加工技术。多能场激光复合表面改性技术利用激光和其他能场的优势，可弥补单一激光加工的不足，是激光技术的进一步发展和重要补充，已成为激光制造技术的重要发展方向之一。激光复合表面改性技术既可用于关键零部件表面性能（如耐磨性、耐蚀性、耐高温氧化性）的提升，又可用于金属材料的高效率、高质量、低成本的增材制造与再制造，已应用于能源、化工、船舶、航空航天等高端装备关键部件的制造与改性。本书从多能场激光复合表面改性技术的内涵、特点、分类等出发，概述了多能场激光复合表面改性技术的研究现状及发展该技术的经济社会意义，围绕近年来国内多能场激光复合表面改性技术的*新研究动态，分别详细阐述了超音速粒子与激光复合改性技术、电磁场激光复合表面改性技术、电化学激光复合表面改性技术、超声振动激光复合表面改性技术的原理、特点、专用装备、工艺和工业应用，以及多能场激光复合表面改性过程中的专用材料，重点分析了各类复合技术在改性效率、质量、节能等方面的特点。 本书对从事表面工程与制造相关领域的研究人员和工程人员具有重要的理论指导价值和工程参考价值。

　　姚建华 浙江工业大学教授、浙江省特级专家， 入选国家百千万人才工程、浙江省首批万人 计划杰出人才，获得“国家有突出贡献中青 年专家”“周志宏科技成就奖”等荣誉。现 任浙江工业大学机械工程学院院长、激光先 进制造研究院院长、高端激光制造装备省部 共建协同创新中心主任，兼任中国机械工程 学会特种加工分会副理事长等职。主要研究 方向为激光智能制造、激光表面改性、激光 增材制造与再制造，发表论文500余篇，出 版专著4部、教材8部，授权发明专利60余 项，获得国家科技进步奖和省部级科技成果 奖10余项。

丛书序一
丛书序二
丛书序三
前言
第1章激光复合表面改性概述
1.1激光表面改性技术及其对国民经济的作用
1.1.1激光表面改性技术的内容
1.1.2激光表面改性技术的特点
1.1.3激光表面改性技术对国民经济的作用
1.2激光表面改性技术的发展
1.2.1激光表面改性技术的发展历程
1.2.2激光表面改性技术的演变
1.2.3激光表面改性技术的发展趋势与挑战
1.3多能场激光复合表面改性技术
1.3.1多能场激光复合表面改性技术概述
1.3.2多能场激光复合表面改性技术的分类
1.3.3多能场激光复合表面改性技术的特点
参考文献
第2章超音速粒子激光复合改性技术与应用
2.1概述
2.1.1超音速粒子激光复合改性技术的机理及特点
2.1.2国内外超音速激光沉积技术的进展
2.2超音速粒子激光复合改性设备
2.2.1激光光路系统
2.2.2超音速加速系统
2.2.3成套设备集成
2.3超音速激光沉积金属材料
2.3.1铜材料沉积
2.3.2钛材料沉积
2.3.3铝材料沉积
2.3.4铁材料沉积
2.3.5钴材料沉积
2.3.6镍材料沉积
2.4超音速激光沉积技术的工业应用
2.4.1超音速激光沉积阀门密封表面改性
2.4.2超音速激光沉积叶片进气边表面改性
参考文献
第3章电磁场激光复合表面改性技术与应用
3.1概述
3.1.1电磁场激光复合表面改性技术的机理与特点
3.1.2国内外电磁场辅助激光熔覆技术研究现状
3.2电磁场激光复合表面改性设备
3.2.1电磁场发生系统
3.2.2电磁与激光能场耦合装置
3.2.3电磁耦合装置现状
3.3电磁场对激光熔池流体的影响及调控机理
3.3.1单一稳态电磁场对熔池流体的影响
3.3.2电磁复合场辅助激光熔覆模型
3.3.3电磁复合场对熔池流场、温度场的影响
3.3.4电磁场对激光熔覆表面形态的影响及控形作用
3.4电磁场对激光熔注过程中颗粒分布的调控行为
3.4.1稳态磁场对熔池中WC颗粒的作用机理
3.4.2稳态磁场对WC颗粒分布的影响
3.4.3稳态磁场对WC熔注层微观组织的影响
3.5电磁场对激光熔覆过程中气孔的影响及排气作用
3.5.1洛伦兹力对熔池中气孔的作用机理
3.5.2洛伦兹力对熔池中气孔分布的影响
3.5.3电磁场对气孔的调控及排气作用
3.6电磁场激光复合表面改性的工业应用
3.6.1铸铁件的电磁场激光复合修复
3.6.2高性能转子材料高性能表面改性
3.6.3叶片等复杂薄壁件的电磁场复合激光增材修复
参考文献
第4章电化学激光复合表面改性技术与应用
4.1概述
4.2激光诱导溶胶凝胶制备TiC复合增强涂层
4.2.1激光复合溶胶凝胶改性技术概述
4.2.2激光诱导溶胶凝胶制备陶瓷增强涂层的试验方法
4.2.3碳钢表面激光诱导溶胶凝胶制备TiC陶瓷增强涂层
4.2.4不锈钢表面激光诱导溶胶凝胶制备TiC陶瓷增强涂层
4.2.5碳钢表面激光诱导溶胶凝胶制备TiN-TiB2复合陶瓷
增强涂层
4.3电化学激光复合表面改性技术
4.3.1激光刻蚀微弧氧化复合表面改性技术
4.3.2激光表面熔凝微弧氧化复合表面改性技术
4.3.3非平衡相组织对微弧氧化层成膜的影响
4.4激光增材制造钛合金的电化学氧化表面改性技术
4.4.1钛合金增材制造电化学氧化表面改性技术
4.4.2激光增材制造钛合金的微弧氧化过程
4.4.3激光增材制造钛合金的微弧氧化成膜机制
4.4.4激光增材制造钛合金的微弧氧化涂层性能
4.5电化学激光复合沉积
4.5.1电化学激光复合沉积的机理与装置
4.5.2电化学激光复合沉积的工艺与性能
4.6电化学激光复合表面改性技术的相关应用
参考文献
ⅩⅦ第5章超声振动激光复合表面改性技术与应用
5.1概述
5.1.1超声振动对熔池作用的机理
5.1.2超声振动激光复合表面改性技术的研究现状
5.2超声振动激光复合表面改性试验平台搭建及激光表面改性
工艺优化
5.2.1超声振动激光复合表面改性试验平台搭建
5.2.2激光表面改性工艺优化
5.3超声振动激光复合表面改性过程的多物理场数值模拟研究
5.3.1超声振动辅助激光成形熔池模型建立
5.3.2不同维度振动作用下的多物理场数值模拟研究
5.3.3多维高频振动对激光熔覆成形几何形貌的影响
5.4超声振动激光复合金属成形中的控形控性方法研究
5.4.1多维高频振动对激光熔覆316L涂层宏观形貌的影响
5.4.2超声振动对激光熔覆316L涂层组织的影响
5.4.3多维高频振动辅助激光熔覆316L涂层性能研究
5.5超声振动激光复合表面改性技术的应用前景
参考文献
第6章多能场激光复合表面改性材料
6.1概述
ⅩⅧ6.1.1多能场激光复合表面改性对材料性能的要求
6.1.2多能场激光复合表面改性材料的设计
6.1.3多能场激光复合表面改性材料的研究现状
6.2多能场激光复合表面改性材料制备
6.2.1金属粉末制备
6.2.2丝材制备
6.2.3自组装材料制备
6.3多能场激光复合表面改性专用材料
6.3.1超音速激光复合沉积专用材料
6.3.2电磁场激光复合表面改性专用材料
6.3.3电化学激光复合表面改性专用材料
6.3.4超声振动激光复合表面改性专用材料
6.4多能场激光复合表面改性材料的应用
6.4.1汽轮机转子激光修复材料设计
6.4.2汽轮机转子激光修复材料应用
参考文献