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第1章 概述 1

1.1 激光束的特性 1

1.1.1 激光束的产生与特点 1

1.1.2 激光束的描述 4

1.1.3 激光束的传输与变换 9

1.2 激光与金属的相互作用 15

1.2.1 金属表面对激光的吸收与反射 16

1.2.2 激光对金属的热效应 21

1.3 激光先进制造技术 23

1.3.1 激光先进制造技术的特点 24

1.3.2 激光先进制造技术的分类 25

参考文献 31

第2章 激光先进制造系统 33

2.1 激光器系统 33

2.1.1 基本构成 33

2.1.2 制造用激光器 35

2.2 机器人系统 43

2.2.1 工业机器人 44

2.2.2 机器人控制 50

2.3 数字化辅助系统 55

2.3.1 先进传感器系统 55

2.3.2 数字化材料输送系统 60

2.3.3 智能测量系统 65

2.3.4 高纯度惰性气氛箱系统 68

2.4 激光先进制造系统集成 69

2.4.1 硬件系统集成 69

2.4.2 控制系统集成 72

2.4.3 专家数据库系统集成 84

参考文献 89

第3章 激光焊接技术 93

3.1 激光焊接原理与方法 93

3.1.1 激光焊接原理 93

3.1.2 激光焊接方法 94

3.2 数值计算方法 97

3.2.1 热源模型 97

3.2.2 网格划分 101

3.2.3 温度场求解 102

3.2.4 应力场求解 103

3.3 同种金属激光焊接 106

3.3.1 不锈钢的激光焊接 106

3.3.2 铝合金的激光-MIG复合焊接 113

3.4 异种金属激光焊接 125

3.4.1 高温合金与钢的激光焊接 126

3.4.2 钛合金与钢的激光焊接 133

3.4.3 钛合金与铅的激光焊接 141

3.5 激光焊接应用 155

3.5.1 冷却板件的激光焊接 155

3.5.2 增压器涡轮与转轴的激光焊接 157

3.5.3 飞行器陀螺马达的激光焊接 158

3.5.4 火工产品的激光焊接 159

3.5.5 铝合金车身的激光-MIG复合焊接 159

参考文献 161

第4章 激光打孔技术 164

4.1 激光打孔原理 164

4.2 激光打孔过程演化 166

4.2.1 实时观测 167

4.2.2 演化过程 167

4.3 工艺参数对孔形的影响 172

4.3.1 激光打孔截面形貌 173

4.3.2 孔形的特征参数 178

4.3.3 工艺参数的影响 182

4.4 激光打孔数值计算 197

4.4.1 数值模型 197

4.4.2 计算模拟 201

4.5 激光打孔应用 206

4.5.1 发动机喷油嘴喷孔 206

4.5.2 涡轮叶片冷却孔 208

参考文献 210

第5章 激光表面改性技术 213

5.1 激光相变强化技术 213

5.1.1 原理及方法 213

5.1.2 工艺及参数优化 218

5.1.3 强化层组织 227

5.1.4 强化层性能 233

5.1.5 温度场数值模拟 238

5.2 激光熔覆技术 243

5.2.1 原理及方法 244

5.2.2 激光熔覆工艺 246

5.2.3 熔覆层组织 249

5.2.4 熔覆层性能 256

5.2.5 熔覆过程数值模拟 265

5.3 其他激光表面改性技术 270

5.3.1 激光合金化 271

5.3.2 激光非晶化 272

5.3.3 激光冲击强化 274

5.4 激光表面改性应用 275

5.4.1 冲压模具的激光相变强化 275

5.4.2 气门座的激光相变强化 278

5.4.3 缸盖火力面的激光熔覆 281

5.4.4 发动机叶片的激光冲击强化 282

参考文献 283

第6章 激光增材制造技术 286

6.1 激光增材制造原理与方法 286

6.1.1 激光增材制造原理 286

6.1.2 激光增材制造方法 290

6.2 激光直接沉积成形 295

6.2.1 工艺参数 295

6.2.2 组织与性能 296

6.2.3 轨迹规划 305

6.2.4 过程监测与闭环控制 308

6.3 选区式激光成形 313

6.3.1 工艺参数 313

6.3.2 组织与性能 315

6.3.3 缺陷分析及防止措施 326

6.3.4 热处理对成形件组织和性能的影响 330

6.4 激光增材制造温度场数值模拟 333

6.4.1 温度场有限元计算模型 334

6.4.2 热历程演化规律 338

6.5 激光增材制造应用 346

6.5.1 零件的直接成形 346

6.5.2 激光的直接修复 349

参考文献 352

第7章 其他激光制造技术 357

7.1 激光微细加工技术 357

7.1.1 激光微细加工概况 357

7.1.2 准分子激光微细加工 358

7.1.3 飞秒激光微细加工 363

7.1.4 激光微细加工应用 372

7.2 激光弯曲成形技术 376

7.2.1 激光弯曲成形原理 376

7.2.2 激光弯曲成形工艺 379

7.2.3 激光弯曲成形应用 383

7.3 激光材料制备技术 386

7.3.1 选区式激光烧结陶瓷 386

7.3.2 激光加热基座生长晶体 391

7.3.3 脉冲激光溅射沉积薄膜 394

7.3.4 激光制备纳米材料 397

参考文献 404