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第1章 绪论1

文献3

第2章 电磁射线在工件表面的行为4

2.1 Fresnel公式4

2.1.1 Fresnel吸收公式6

2.1.2 Fresnel公式，Brewster效应7

2.1.3 全反射8

2.2 激光技术中Fresnel公式的特殊应用9

2.2.1 Brewster效应9

2.2.2 全反射9

文献9

第3章 工件对激光的吸收10

3.1 现象描述11

3.1.1 相互联系12

3.1.2 波公式13

3.1.3 零件的几何形状13

3.1.4 边界条件13

3.2 非导体14

3.2.1 电偏振15

3.2.2 离子偏振16

3.2.3 塑性材料中的填充材料18

3.3 等离子体的介电性能18

3.3.1 无碰撞等离子体19

3.3.2 碰撞决定的等离子体20

3.4 金属材料的吸收22

3.5 Drude吸收模型23

3.6 金属材料的吸收率及其与温度的关系25

3.7 表面状态的影响28

文献30

第4章 能量传递和热传导31

4.1 能量传递公式31

4.2 热传导机制32

4.3 具有常数系数以及Green函数的热传导公式33

4.3.1 点热源35

4.3.2 线热源36

4.3.3 横向无限膨胀表面热源38

4.3.4 横向无限膨胀体积热源41

4.3.5 高斯光强分布42

4.3.6 有限材料厚度42

4.4 热物理常数与温度的关系43

4.5 短脉宽时的热传导44

文献44

第5章 热力学46

5.1 弹性变形46

5.1.1 同轴加载47

5.1.2 同轴应变47

5.2 热致应力47

5.3 塑性变形48

5.3.1 塑性变形举例49

文献49

第6章 相变50

6.1 铁碳相图50

6.1.1 纯铁50

6.1.2 铁碳混合52

6.2 珠光体组织硬化54

6.2.1 碳的扩散54

文献56

第7章 熔池流态57

7.1 质量、动量和能量平衡57

7.2 边界条件58

7.3 平面流势60

7.3.1 源熔流和偶极熔流60

7.3.2 柱体周围的熔流61

7.4 层状边界层流63

7.4.1 摩擦决定的边界层流65

7.4.2 惯性决定的边界层流66

文献67

第8章 光致蒸发68

8.1 热动态平衡中的蒸发压力68

8.2 蒸发率69

8.3 光致蒸发过程中的粒子和能量平衡72

8.4 采用燃烧波描述蒸发过程75

8.5 蒸发和Knudsen层的动态描述78

文献80

第9章 等离子物理81

9.1 Debye半径和定义83

9.2 等离子热动力学以及静力学的几个结果85

9.2.1 理想等离子的状态数86

9.2.2 理想等离子的状态参数88

9.2.3 Coulomb纠偏89

9.2.4 质量作用法则以及Saha公式91

9.3 等离子体的传递性能94

9.4 电磁波与等离子体的相互作用98

9.5 非平衡过程103

9.6 LTE模型中的等离子辐射106

9.6.1 线性辐射107

9.6.2 两个连接状态之间过渡区的吸收108

9.6.3 线性辐射的辐射能量108

9.6.4 线性轮廓109

9.6.5 轫致辐射110

9.6.6 复合辐射110

9.6.7 仪器影响111

文献111

第10章 激光光源113

10.1 CO2激光器113

10.1.1 基本原理113

10.1.2 结构113

10.2 Nd：YAG激光器115

10.2.1 基本原理115

10.2.2 结构115

10.3 半导体激光器117

10.3.1 基本原理117

10.3.2 结构和性能118

10.4 准分子激光器121

10.4.1 基本原理121

10.4.2 结构122

文献123

第11章 表面技术124

11.1 激光相变硬化124

11.1.1 目的124

11.1.2 工艺125

11.1.3 物理基础128

11.1.4 应用研究128

11.1.5 工业应用实例131

11.2 激光重熔135

11.2.1 物理基础136

11.2.2 工艺139

11.2.3 应用研究140

11.2.4 工业应用实例142

11.3 激光抛光143

11.3.1 目的143

11.3.2 工艺144

11.3.3 设备146

11.3.4 应用举例147

11.4 熔覆149

11.4.1 目的149

11.4.2 工艺149

11.4.3 材料技术152

11.4.4 应用153

11.5 合金化和弥散化155

11.5.1 目的155

11.5.2 物理基础156

11.5.3 工艺157

11.5.4 应用研究158

11.5.5 应用举例161

11.6 激光脉冲沉积工艺161

11.6.1 物理基础162

文献166

第12章 热变形技术168

12.1 弯曲168

12.1.1 引言168

12.1.2 过程模型169

12.1.3 变形研究173

12.1.4 激光微变形技术在继电器生产中的应用173

文献176

第13章 快速成形技术178

13.1 激光选区烧结178

13.1.1 引言178

13.1.2 塑性粉末的激光选区烧结178

13.1.3 金属材料间接激光选区烧结179

13.1.4 金属材料直接激光选区烧结180

13.1.5 激光选区熔化181

13.2 激光生长技术183

13.2.1 介绍183

13.2.2 激光生长零件的性能184

13.2.3 CAD/NC结合187

13.2.4 应用范围188

13.2.5 修复190

13.3 立体印制191

13.4 层加工技术193

13.5 非激光支持快速成形工艺194

13.5.1 固相结合技术194

13.5.2 熔覆沉积制造技术196

13.5.3 三维印刷技术197

13.5.4 层铣削技术198

文献199

第14章 连接技术200

14.1 金属材料的焊接200

14.1.1 热导焊200

14.1.2 深熔焊205

14.1.3 激光复合焊208

14.2 热缩性材料的激光焊接213

14.2.1 目标213

14.2.2 工艺基础214

14.2.3 应用研究217

14.2.4 工业应用218

14.2.5 小结220

14.3 钎焊220

14.3.1 物理基础221

14.3.2 工艺222

14.3.3 工业应用224

14.4 微小件焊接224

14.4.1 引言224

14.4.2 工艺和结果225

文献229

第15章 去除和打孔技术232

15.1 单脉冲打孔232

15.1.1 物理基础233

15.1.2 工艺236

15.1.3 应用236

15.1.4 应用举例238

15.2 叩击打孔240

15.2.1 物理基础240

15.2.2 工艺242

15.2.3 应用243

15.2.4 应用举例244

15.3 环转打孔244

15.3.1 工艺245

15.3.2 应用246

15.3.3 应用举例247

15.4 微结构化248

15.4.1 引言248

15.4.2 微结构化中的光束变换248

15.4.3 对激光的吸收250

15.4.4 应用举例252

15.5 清洗253

15.5.1 工艺253

15.5.2 应用举例254

文献257

第16章 分离技术260

16.1 激光助燃切割260

16.1.1 引言260

16.1.2 助燃切割对功率的要求和供给260

16.1.3 火焰助燃切割261

16.1.4 工艺原理263

16.1.5 燃烧稳定的激光助燃切割265

16.2 熔化切割266

16.2.1 基础266

16.2.2 工艺参数267

16.2.3 带有反射光学系统和火焰喷嘴的熔化切割270

16.2.4 应用举例272

16.3 高速切割272

16.3.1 基础272

16.3.2 工艺274

16.3.3 应用举例275

16.4 升华切割275

16.4.1 引言275

16.4.2 激光升华切割的能量平衡276

16.4.3 非金属材料升华切割的应用举例277

16.5 激光精细切割279

16.5.1 引言和应用范围279

16.5.2 工艺基础279

16.5.3 所用光源281

16.5.4 应用举例281

文献283

第17章 系统技术285

17.1 过程监控285

17.1.1 目的285

17.1.2 工艺的分类285

17.1.3 加工前以及加工后的过程监控286

17.1.4 原位过程监控287

17.1.5 带有空间测量功能的过程监控290

17.1.6 具有视觉传感功能的过程监控291

17.2 激光加工数控设备297

17.2.1 设备模型297

17.2.2 基本组成部分299

17.2.3 激光加工数控设备的功能扩展305

文献311

第18章 激光测量技术315

18.1 光三角法315

18.1.1 引言315

18.1.2 几何参数的测量316

18.1.3 光三角传感器的Scheim飞行条件以及特征线317

18.1.4 应用举例319

18.1.5 经济意义324

18.2 相干法325

18.2.1 Michelson干涉仪326

18.2.2 Mach-Zehnder干涉仪328

18.2.3 Fizeau干涉仪330

18.2.4 Speckle干涉法330

18.2.5 白光干涉仪332

18.3 光致荧光法335

18.3.1 荧光基础335

18.3.2 生物科学中的荧光标记338

18.3.3 光致荧光的经济意义342

18.4 共焦显微术342

18.4.1 目的342

18.4.2 基础343

18.4.3 分辨能力344

18.4.4 应用举例345

18.4.5 共焦双光子显微镜346

18.5 光学存储介质的扫描系统347

18.5.1 目的347

18.5.2 物理基础347

18.5.3 扫描系统的技术实现348

18.5.4 DVD的进展349

18.6 激光发射光学显微术351

18.6.1 工艺目标351

18.6.2 基础352

18.6.3 工艺描述354

18.6.4 时间分辨光谱仪356

18.6.5 数据处理357

18.6.6 测量范围358

18.6.7 应用举例359

文献361

附录A 光学366

A.1 Fresnel公式的推导366

A.2 等离子体的介电性能368

A.3 通过复数描述电磁场370

文献371

附录B 连续体力学372

B.1 坐标系统和变形梯度372

B.2 变形373

B.3 时间导数376

B.4 Reynold的传输理论377

B.5 质量平衡378

B.6 动量平衡378

B.7 材料公式380

B.7.1 弹性体380

B.7.2 牛顿流体381

B.8 能量公式382

B.9 能量传输计算中几个重要数学公式的总结385

B.9.1 空间积分385

B.9.2 时间积分387

B.9.3 误差函数388

B.9.4 指数积分388

B.10 金属中的扩散388

文献390

附录C 光致蒸发391

C.1 Clausius-Claperyon公式391

C.2 与温度相关的蒸发焓392

C.3 速度转矩393

文献393

附录D 等离子物理394

D.1 热动力学的几个结果394

D.2 多次加载离子的概括396

文献397