激光焊机与材料相互作用的几个阶段

激光焊机与材料相互作用的几个阶段

目前，激光加工用激光多处于红外波段。根据材料吸收激光能量而产生的温度升高，可以把激光与材料相互作用过程分为如下几个阶段： 

一、无热或基本光学阶段 从微观上来说，激光是高简并度的光子，当它的功率密度很低时，绝大部分的入射光子被材料中电子弹性散射，这个阶段主要物理过程为反射、透射和吸收。由于吸收热很低，不能用于一般的热加工，主要研究内容属于基本学学范围。 

二、相变点以下加热阶段（T小于Ts） 这里T是加工热温度，Ts 为相变点温度。当入射激光强度提高时，入射光子与金属中电子产生非弹性散射，电子通过“逆韧致辐射效应”从光子获取能量。处于受激态的电子与声子相互作用，把能量传给声子，激发强烈的晶格自振动，从而使材料加热。当温度低于相变点时，材料不发生结构变化。从宏观上看，这个阶段激光与材料相互作用的主要物理过程是传热。 

三、在相变点以上，但低于熔点加热阶段 这个阶段为材料固态相变，存在传热和质量传递物理过程。主要工艺为激光相变硬化，主要研究激光工艺参数与材料特性对硬化的影响。 

四、在熔点以上，但低于汽化点加热阶段 激光使材料熔化，形成熔池，熔池外主要是传热。熔池内存在三种物理过程：传热、对流和传质。主要工艺为激光熔凝处理，激光熔覆、激光合金化和激光传导焊接 五、在汽化点以上加热阶段 出现等离子体现象。激光使材料汽化，形成等离子体，这在激光深熔焊接中是经常出到的现象，利用等离子体反冲效应，事可以对材料进行冲击硬化。

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