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激光與加工材料之間的相互作用

發布時間：2016-12-09

    目前，激光加工用激光多處于紅外波段(CO2激光——10.6pm，YAC激光——l0.6um)。根據材料吸收激光能量而產生的溫度升高，可以把激光與材料相互作用過程分為如下幾個階段：
    (1)無熱或基本光學階段。從微觀上來說．激光是高簡并度的光于，當它的功率（能量）密度接低時，絕大部分的入射光子被材料（金屬）中電子彈性散射，這階段主要物理過程為反射、透射和吸收。由于吸收成熱甚低，不能用予一般的熱加工，主要研究內容輯于基本光學范圍。
    (2)相變點以下加熱（T<Th）。當入射激光強度提高時·入射光子與金屬中電子產生非彈性散射，電子通過“逆軔致輻射效應”，從光子獲取能量。處于受激態的電子與聲子（晶格）相互作用，把能量傳給聲子，激光強烈的品格振動．從而使材料加熱。當溫度低手相變點T<Th）時，材料不發生結構變化。從宏觀上盾，這個階段激光與材料相互作用的主娶物理進程是傳熱.
    (3)在相變點以上但低子熔點加熱( Th<T<Tm)。這個階段為材料固態相變，存在傳熱和質量傳遞物理過程，主要工藝為激光相變硬化，主要研究激光工藝參數與材料特性對硬化的影響。
    (4）在熔點以上，但低十汽化點加熱(Tm<T<Th)。激光便材料熔化，形成熔池。熔池外主要是傳熱，熔池內存在三種物理過程傳熱，對流和傳質。主要工藝為檄光熔凝處理，激光熔覆、激光合金化相激光傳導焊接。
    (5)汽化點以上加熱-等離子體現象。激光使材料汽化，形成等離f陣，這在激光深熔焊接中是經常見到的現象．利用等離子體反沖效應，還可以對材料世行沖擊硬化。