第一篇：激光強化、修復技術2

修復的重要意義：金屬工模具的失效事實上均因其表層局部材料磨損等原因而報廢，而且金屬工模具的加工周期很長、加工費用極高（尤其是精密復雜模具或大型模具制造加工費高達數十萬元乃至數百萬元）。因此，對金屬工模具真正承受磨損作用的特定部位進行表面強化（“用勁用在點子上”），以大幅度延長、提高工模具的使用壽命，無疑是一種具有重要經濟意義的方法。另外，大多數工模具只因表面很薄一層材料被磨損后即失效報廢，因此，只須對模具及關鍵金屬零部件表面磨損局部區域進行修復，并在修復過程中把模具表面真正實際承受磨損的表面“換成”特殊高耐磨材料（“好鋼用在刀刃上”），就可“變廢為寶”，不僅使模具得到修復，而且由于修復后的新模具表面“刃口部位”使用了特殊高耐磨材料，修復后的模具的使用壽命還將較原模具大幅度提高，經濟效益巨大（例如：修復一根電廠電機大型軸包括各種準備時間在內也僅需數天時間，但可創造上百萬元的經濟效益）。

模具工作面金屬醫生/激光強化處理技術及裝備

可對金屬工件出現磨損、劃傷、針孔、裂紋、缺損變形、硬度降低、沙眼、損傷等缺陷進行沉積、封孔、補平等修復功能。還可在金屬表面形成耐磨層、耐蝕層、耐熱層、耐氧化層、耐沖擊層、防滑層、高粘合層、可焊層、導電層等強化作用。這樣就決定了本設備應用的廣泛性和先進性。成為各行各業必備的設備。

1、模具制造行業

塑料模表面的打毛，增加美感和使用壽命；頭盔塑料模具分型面堆焊修復；鋁合金壓鑄模具分流錐表面強化；模具腔超差、磨損、劃傷等修復與強化。

2、塑料橡膠工業

橡塑機械零部件修復，橡膠、塑料件用的模具超差、磨損與修補。

3、航空、航天業

飛機發動機零部件、渦輪、渦輪軸修復或修補，火箭噴嘴表面強化修理，飛機外板部件修復，人造衛星外殼強化或修復，鈦合金件的局部滲碳強化，鐵基高溫合金件的局部滲碳強化，鎂合金的表面滲A1等防腐蝕涂層，鎂合金件局部缺陷堆焊修補，鎳基/鈷基高溫合金葉片工件局部堆焊修復，如：葉片葉冠阻尼面與葉尖的磨損和導葉的燒蝕等。

4、汽車與機車的制造與維修行業

汽車制造和維修工業中，用于凸輪、曲軸、活塞、汽缸、離合器、摩擦片、排氣閥等補差和修復，汽車體的表面焊道缺陷補平修正。

5、船舶、電力行業

電曲軸、軸套、軸瓦、電氣元件、電阻器等修復，電氣鐵路機車輪與底線軌道連接片的焊接，電鍍廠導.電輥、金屬氧化處理銅鋁電極的制作焊接。

6、機械工業

修正超差工件和修復機床導軌、各種軸、凸輪、水壓機、油壓機柱塞、氣缸壁、軸頸、軋輥、齒輪、皮帶輪、彈簧成形用的芯軸、塞規、環規、各類輥、桿、柱、鎖、軸承等。

7、鑄造工業

鐵、銅、鋁鑄件砂眼氣孔等缺陷的修補，鋁模型磨損修復。

8、化學工業

反應器攪拌軸及漿可焊上耐磨耐蝕層。用此方法可加工泵柱塞、泵葉輪、泵殼體、密封環、軸套、閥門密封面、閥桿、閥芯、風機葉片、壓縮機十字頭、耐酸泵柱塞葉輪、套筒及環狀零件等。

9、金屬、動力、冶金、煤炭工業

送風機零件、翻斗車零件、分粒過濾網、各種沖磨及沖頭、煤炭運輸絲桿、傳送零件、蒸汽閥、重載荷軸承以及軋輥的表面強化、管材生產線V形傳輥的表面強化、線材生產線導衛錕的表面強化、軋輥的表面毛化處理、軋輥表壓擠傷溝（坑）的在線修復、軋輥頸軸磨損的修復、鉬頂頭的表面強化、燃燒機、加熱機、退火罐、排氣管道、冶金爐風嘴、鑄磨等修復。

10、水泥工業

水泥干燥設備、鼓風機葉片、傳送零部件、齒輪軸、滾爐拖輪、各類軸承、軸套等強化或修復。

11、建筑業

建筑機械零部件、水泥攪拌漿、磚成型機的橋與心軸強化等修復

12、造紙工業

造紙烘缸、壓輥、軸頸、齒輪軸、皮帶輪等修復。

13、印刷工業

印刷機油墨滾筒、印刷輥輪表面強化與修復

14、食品工業

食品機械零部件的維修，食品模具修補是最佳的方法。若用其他焊接修補會燒傷模具。

15、印染工業

印染機械零部件的修復，特別是對印染設備修復與防腐，更有它的特色。

16、其它行業 兵器工業

在電力、石油、冶金、汽車等許多工業部門及兵器工業中，材料表面的耐燒蝕涂層的研究越來越受到人們的重視。如大口徑火炮的內膛表面，在射擊時遭受火藥爆炸產生的高溫氣體的強烈燒蝕，是影響炮管使用壽命的一個重要因素，通常比磨損或疲勞破壞嚴重得多。

長期以來，炮管鍍鉻作為一種防燒蝕的方法在國內外廣泛應用，但鍍鉻層往往存在許多固有裂紋，而且很脆，加之鍍鉻層的顯微組織為沿鍍鉻層厚度方向生長的柱狀晶，其耐蝕性能較差，容易脫落。采用電火花表面合金化的方法獲得的耐燒蝕涂層與鍍鉻涂層和未處理的基材相比，基材３次燒蝕循環就嚴重氧化脫落一層氧化皮；鍍鉻層處理后燒蝕２次循環時產生明顯宏觀裂紋并開始剝落，至２７次循環時，鍍鉻層幾乎全部脫落；而電火花強化層至３０次燒蝕循環后，僅表面顏色變暗，涂層厚度無明顯減薄，更無裂紋和剝落現象。這表明電火花表面合金化是獲得耐燒蝕涂層的好辦法。航空工業中的應用

?如今我們采用金屬醫生技術對多種航空航天、汽車、電機等上使用的鋁合金部件的疏松、氣孔和表面裂紋等缺陷進行了修復。經過裝機使用，效果非常好。

?鋁合金表面修復

鋁及其合金表面自然形成一層強韌性的氧化膜，由此造成在實際焊接過程中很難防止暴露區域的氧化行為。電阻點焊焊接鋁合金也是非常困難的，盡管該技術可以實現鋁合金的焊接，因為表面氧化膜的存在導致表面電阻發生變化[12]。與鐵不同，鋁只有一種同素異形體，這樣在冷卻時就無相轉變發生而造成顯微結構的變化。鋁合金強化的方式主要有變形強化、固溶強化和析出強化。常規焊接方法一般會在焊接時由于熱輸入的熱量會惡化變形強化或析出強化的鋁合金。

?弧焊和點焊是鋁合金焊接中較常采用的焊接技術。最近由于激光技術的迅速發展，激光焊接技術得到迅猛的發展并在鋁合金的焊接上的應用越來越廣泛。然后，由于鋁合金種類的不同而存在不同的問題。如，有研究表明在焊接AA6xxx系列鋁合金由于存在較大的凝固溫度區間而極易形成諸如裂紋等缺陷，在焊接AA5083時由于Mg含量在3~6%之間極易形成疏松缺陷。以上缺點的存在，導致鋁合金的激光焊接比較于鋼鐵材料的焊接而言要復雜得多。

?而且，氧與鋁之間的高活性會導致鋁合金產品在鑄造過程中極易發生疏松和氣孔等缺陷，如圖1為某型號發動機鑄造件表面上形成的縮孔，圖2為ZL104鋁合金中形成的疏松缺陷。疏松和氣孔的存在會嚴重降低制件的服役性能，甚至造成事故。但由于這些鋁合金制件多為薄壁件且一般已經加工成成品，常規的焊補手段很難做到對基材不產生熱損傷。而金屬醫生技術卻可以很好的解決這一問題。?如今我們采用金屬醫生技術對多種航空航天、汽車、電機等上使用的鋁合金部件的疏松、氣孔和表面裂紋等缺陷進行了修復。經過裝機使用，效果非常好。圖3為我們在某航空發動機部件上使用金屬醫生技術進行修復后的截面圖。

圖1 航空發動機上鑄造Al合金表面的氣孔缺陷

圖2 ZL104合金上形成的疏松

圖3 Al-Si合金表面的HEMAA涂層

鈦合金的表面滲碳和修復

?鈦及其合金由于其突出的綜合性能而廣泛應用于航空航天、化學、汽車制造以及核工業領域。但鈦合金由于不耐磨，因此需要進行表面滲碳處理以提高其表面耐磨性。

常規滲碳方法有電鍍、滲碳爐滲碳、放電加工、ＰＶＤ、ＣＶＤ等方法，但這些方法均沒有易加工、處理溫度低、可高速以及大面積處理等優點。采用電火花滲碳形成滲碳層，其滲層深約５μｍ，經電子探針和Ｘ射線分析確認是碳向鈦基體梯度滲入生成的ＴｉＣ層。該方法屬于擴散處理的一種，得到的硬化層與涂層處理得到的硬質層不同，具有與一般的梯度膜同樣良好的致密性，硬度為Ｈｖ２２００ 基材約為Ｈｖ２００。經摩擦實驗發現，電火花加工處理可降低鈦的摩擦系數，提高耐磨性。另外，經處理的表面耐鹽水和硫酸的腐蝕性能也優于純鈦。?另外，我們還對飛機的鈦合金防冰殼體、鐵基高溫合金以及鎂合金零部件進行了電火花強化處理。?表面滲碳

?鈦合金在制作成轉動部件后進行應用非常具有吸引力，如汽車的閥門、化工用的泵閥以及飛機使用的部件。然而鈦合金的耐磨性非常差，因為它在運動過程中極易發生粘著磨損。

鈦及鈦合金的滲碳可以在非氧化性氣氛的環境下實現。根據Ti-C相圖可以發現，Ti-C相圖有別于Ti-O相圖與Ti-N相圖，C在Ti中的固溶度非常小。TiC化合物的厚度一般在1～10μm。但一旦TiC形成后，再形成更深的滲碳層就非常不容易。滲碳溫度一般在1050℃的溫度下進行，同時需要有滲碳介質存在才能完成滲碳過程。

圖4為Ti-C相圖。其中γ相為TiC1-x，此處x在一定范圍內變化。

傳統的滲碳處理工藝是不能完成對指定區域的滲碳。而金屬醫生恰好可以實現在常溫下對指定區域的滲碳。

?鈦合金表面的滲碳實驗采用碳棒作電極，鈦合金作為基體材料。圖5為滲碳結束后得到的硬度分布曲線，表層的顯微硬度可以到達Hv1500，由表及里存在梯度逐漸降低到基材的位置。在合金化過程中將發生如下化學反應過程：

C+α―Ti→αTi(C)(1)C+Ti→TiC(2)

如今該工藝已經成功的應用到化工廠閥門表面的滲碳和某型號飛機用鈦合金部件的表面強化處理上。圖6即為我們對某化工廠閥門表面進行滲碳處理的實物圖，圖7中黑色區域即為滲碳強化處理區域。

圖4Ti-C相圖圖5 TC4鈦合金表面滲碳層的顯微硬度

圖6 采用金屬醫生進行合金化滲碳處理的閥門（黑色區域為處理部位）

鈦合金的修復

航空航天部件上使用的鈦合金基本上是采用熱處理強化的高強度鈦合金進行制造的。這些部件由于在操作運轉、腐蝕、磨擦等工況的作用發生磨損和損傷。然而，每年均有大量昂貴的魚雷、藥筒以及刮傷的鈦合金部件由于摩擦而表面形成缺陷需要修復。同時有一部分鈦合金存在鑄造缺陷需要進行修復。一部分鈦合金部件可以采用傳統的焊接技術進行修復。由于傳統的焊接方法會對基材產生大量的熱損傷，而且這種熱損傷常常是有害的，會造成部件的變形、腐蝕敏感性增強、熱影響區的強度下降、吸氫/氮/氧等后果。而且，一些高強鈦合金如武器或飛機發動機上使用的Ti-6A-2Sn-4Zr-6Mo合金、被認為是不可焊合金。基于以上原因，這些部件的修復一般不考慮采用常規的焊接技術進行修復的辦法。圖7為由于磨損和龜裂造成的缺陷。圖8為在Ti6Al4V基材上進行金屬醫生后得金相照片。

圖7磨損與減尺后的Ti6Al4V-渦輪銷軸

圖8在Ti6Al4V表面上制備出的金屬醫生涂層

電廠中的應用

?金屬醫生是一種微脈沖焊接技術，它利用電路短路產生的高脈沖電流，瞬間將電極材料的尖端熔化，從而在微小的局部區域進行小面積的增厚。由于放電局限于電極的尖端和工件表面上的微小區域，使得該工藝的熱輸入量非常小，不會造成對基材組織的影響，或者對基材的組織影響非常小。金屬醫生在難修復或難于制備涂層的材料上，尤其是在熱影響區的影響不得不考慮的場合，顯示出無可比擬 的優越性。金屬醫生不需要進行前/后熱處理。因此，該技術在修復大型、高附加值、難拆卸的設備部件上的應用價值越來越明顯。由于不見在尺寸恢復/強化時處于環境溫度，從而避免產生熱變形和熱應力等問題。本文主要介紹使用金屬醫生技術在電站汽輪機、核電站、水利部門、航空航天上由于腐蝕而造成的部件的損傷失效的性能恢復與強化上的典型應用。

?山東某電廠蒸汽輪機殼體密封面采用電火花修復技術進行了修復，取得了良好的經濟效益。該廠１０萬千瓦發電機組蒸汽機轉速為 10000r/min，工作壓力為 1.47MPa。由于鑄鐵殼體密封面因高壓蒸汽沖蝕泄露，末級排氣部位高壓蒸汽（686 ～ 784kPa）串入壓力為-89.6kPa 的真空密封帶。采用電火花設備成功修復了嚴重沖蝕的鑄鐵密封面，保證了設備的正常運行。

汽輪機類部件激光/金屬醫生修復

激光再制造技術在鋼鐵冶金行業中的應用

?鋼鐵冶金行業是國家的基礎行業，同時屬于國家的重工業，且其設備繁雜、種類多、噸位重。由于摩擦、磨損等各種原因的存在，要維持設備的正常運轉，每年

將消耗大量的備品備件。據統計，2003年濟南鋼鐵股份公司達到年產量334萬t鋼的規模，而公司每年用于設備修理的備品備件制造費用就高達1.2億元，備品備件修舊利廢數量達150t以上，創經濟效益2000萬元左右。因此，減少備品備件的消耗和對已使用設備的再制造修復對降低生產成本，提高企業的經濟效益具有積極的促進作用，且降低成本的空間很大。其中激光再制造技術對做好備品備件的修理、修復工作，對企業節能降耗具有非常現實的意義。激光再制造技術的主要種類 1.激光淬火

激光淬火技術是利用聚焦后的激光束入射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，進而實現工件的表面相變硬化。如大型軋輥表面激光熔凝淬火的最大淬硬層深度可以達到2毫米以上。② 激光熔覆與合金化

激光熔覆技術是采用激光束在選定工件表面熔覆一層特殊性能的材料, 以改善工件表面性能的工藝。對于冶金行業軋輥、導位、輸送輥、夾送輥、剪刃等大量易損件來說，激光熔覆與合金化技術的最大好處是將軋輥的整體合金化變成表面合金化或者熔覆，使軋輥等易損件的使用壽命大幅度提高的同時，生產成本增加有限。顯然，合金粉末的設計、選擇與使用正確與否是該項技術能否成功的關鍵。③激光焊接

激光焊接是激光材料加工技術應用的重要方面之一。其原理是將高強度的激光輻射至金屬表面，通過激光與金屬的相互作用，使金屬熔化形成焊接。由于其獨特的優點，已成功地應用于微、小型零件的精密焊接中。如目前我國鋼鐵行業處于主導地位的典型冷軋工藝路線是：轉爐冶煉－爐外精煉－初軋開坯－熱連軋－酸洗－冷軋－退火－平整－鍍鋅（錫）－成產品。在此典型的冷軋工藝中，帶材焊接設備必不可少。在運行過程中，先行鋼帶與后行鋼帶必需進行焊接，才能保證生產線的連續作業。硅鋼板帶在線運行時，需經多次“S”型彎曲變形和承受一定的運行張力，從而對焊縫的性能和質量有很高要求。激光再制造技術在鋼鐵冶金行業中的應用

1、軋輥的修復與強化

冶金行業生產設備大部分是在高(交變)應力、高熱應力的惡劣環境下工作，如連鑄輥、校直輥、槽型輥、半鋼輥、鑄管模、熱(冷)軋工作輥、高爐溜槽、料鐘等。在這些設備中，各種軋輥無疑是其中最關鍵的設備零件，其消耗量大，價格昂貴，壽命長短不僅與產品成本密切相關，而且直接決定鋼鐵制品的質量，尤其是表面質量和板型。采用激光堆焊修復各種軋輥，其中以小型軋輥和局部修復更為擅長。性能如能新件。

激光淬火技術可對各種導軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進行表面強化。

激光毛化汽車板由于涂漆后反射映像光澤度高，在國外被稱為“鏡面鋼板”，它是生產高級轎車面板的優質板材。因此，激光毛化冷軋薄板（帶）是汽車、家電、電子和輕工業生產需求的重要原材料。

2、各種軸類零件磨損、抱瓦、裂紋的修復

各種軸類零件經激光堆焊處理后堆焊層無粗大的鑄造組織，堆焊層及界面組織細

密，晶粒細化，無孔、砂眼、夾雜、裂紋等缺陷，性能如同新件。

3、冶金行業中的各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件的修復與強化

激光堆焊技術可使各種高附加值的大、中、小型齒輪類零件性能得到恢復。驗收指標仍按原制造標準進行。

4、高壓高速風機葉片的修復

葉片因其工作環境較為惡劣，葉輪葉片進風口部位易嚴重腐蝕與磨損，一般使用3 000～4 000 h即因葉輪葉片腐蝕與磨損失去平衡而報廢。采用激光堆焊技術可以使修復層與原基材為冶金結合，硬度達到HRC55左右。服役性能如同新件。激光再制造技術的成本分析

激光加工最大的成本在于設備的一次性投資比較昂貴，一旦設備投入之后，在不考慮設備投入成本的前提下，運行成本比較低。由于鋼鐵冶金設備中的軋輥、軸類零件、葉片以及齒輪等都是高附加值的零件，激光加工的費用均在原值的25%以下。而且激光加工的周期短，可以大大節約維修的時間，從而保證了及時生產，并且性能如同新件。

高附加值鑄件、特種零件、泵閥等部件表面缺陷的無損修復。關鍵件的失效分析與診斷。

軸頭的激光堆焊修復

液壓件的激光粉末熔敷強化

第二篇：激光通信技術2

通信設施是人類社會，尤其是現代社會必不可少的。由于電磁通信技術容量小、保密性差、越來越不能滿足社會發展的需要。激光發明后，結合另一發明光導纖維，光通訊思想重獲新生并取得了令人矚目的成果。

作為信號傳輸的光纖通信首先于20世紀70年代由于低損耗光纖的誕生開始獲得廣泛應用，三十年來已成為現代通信技術領域里的一大重要支柱。至今已成功鋪設橫跨大西洋和太平洋的光纜，其中跨越大西洋的TAT—8光纜總容量達3．2萬多個雙向話路。1989年日本利用新型光信號放大器首創900千米光纖通信成功，達到使用長距離通信的要求，從此，光纖長途通信得到飛速發展，并形成全球性的產業。光纖已經成為通信網的重要傳輸媒介，現在世界上大約有85％的通信業務經光纖傳輸。美、日、英、法等8國已宣布，今后鋪設長途通信干線不再使用電纜而改用光纜。

我國光纖通信開發起步于1972年，1976年研制出低損耗的多模光纖，1978年首先在上海兩個市話分局之間鋪設一條1.8千米可傳送120路電話的光纜，繼而在全國各地積極建設光纖通路。目前，中國最長的一條大容量光纜干線通信工程在京、津、濟、寧之間建成，這條干線全長1484千米，可容納12000條話路，并實現與滬寧和東南沿海光纜通信工程連接，大大改善中國沿海地區的通信條件。

激光通信技術將激光與電子很好地結合在一起，與以往的通信技術相比，具有四個顯著的特點。

①通信容量大。通信容量的大小，通常指一對電線(或電纜)上能通多少路電話。激光可用的頻率范圍為1×107—1×109兆赫，比微波頻率高10萬—100萬倍，一束激光可容納100億路電話。如果全球人口按60億計算，則全世界的人同時利用一束激光通信還綽綽有余。

②通信質量高。且F指抗干擾性強，信噪比高，失真度小。激光通信能有效地滿足這些要求：通電話，聲音清晰；傳輸數據，準確無誤；傳遞圖像，色彩逼真。

③保密性好。由于激光幾乎是一束平行而準直的細線，在空間傳播時發散角極小，加之用以傳輸信息的激光大多是不可見的紅外光，所以想截獲激光非常困難。

④原料足，價格低。制造光纖的原料，是地球上取之不盡的石英，只要幾克石英就能制出一公里長的光纖。因而用光纖代替普通金屬導線可以節約大量寶貴的有色金屬銅和鋁。由于光導纖維的傳輸損耗低，因此中繼站距離長。一般同軸電纜，每隔3千米就要設一個中繼站，而光纖通信的中繼站，距離可超出30千米，這就意味著采用光纖通信的投資可以大大降低。

第三篇：激光加工技術

激光加工技術

一、技術概述

激光加工技術是利用激光束與物質相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。激光加工技術是涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學科的一門綜合技術，它的研究范圍一般可分為：

1．激光加工系統。包括激光器、導光系統、加工機床、控制系統及檢測系統。

2．激光加工工藝。包括切割、焊接、表面處理、打孔、打標、劃線、微調等各種加工工藝。

二、現狀及國內外發展趨勢

作為20世紀科學技術發展的主要標志和現代信息社會光電子技術的支柱之一，激光技術和激光產業的發展受到世界先進國家的高度重視。

激光加工是國外激光應用中最大的項目，也是對傳統產業改造的重要手段，主要是kW級到10kW級CO2激光器和百瓦到千瓦級YAG激光器實現對各種材料的切割、焊接、打孔、刻劃和熱處理等。據1997~1998年的最新激光市場評述和預測，1997年全世界總激光器市場銷售額達32.2億美元，比1996年增長14％，其中材料加工為8.29億美元，醫療應用3億美元，研究領域1.5億美元。1998年總收入預計增長19％，可達到38.2億美元。其中占第一位的材料加工預計超過10億美元，醫用激光器是國外第二大應用。

激光加工應用領域中，CO2激光器以切割和焊接應用最廣，分別占到70％和20％，表面處理則不到10％。而YAG激光器的應用是以焊接、標記（50％）和切割（15％）為主。在美國和歐洲CO2激光器占到了70~80％。我國激光加工中以切割為主的占10％，其中98％以上的CO2激光器，功率在1.5kW~2kW范圍內，而以熱處理為主的約占15％，大多數是進行激光處理汽車發動機的汽缸套。這項技術的經濟性和社會效益都很高，故有很大的市場前景。

在汽車工業中，激光加工技術充分發揮了其先進、快速、靈活地加工特點。如在汽車樣機和小批量生產中大量使用三維激光切割機，不僅節省了樣板及工裝設備，還大大縮短了生產準備周期；激光束在高硬度材料和復雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產生破損；激光焊接在汽車工業中已成為標準工藝，日本Toyota已將激光用于車身面板的焊接，將不同厚度和不同表面涂敷的金屬板焊接在一起，然后再進行沖壓。雖然激光熱處理在國外不如焊接和切割普遍，但在汽車工業中仍應用廣泛，如缸套、曲軸、活塞環、換向器、齒輪等零部件的熱處理。在工業發達國家，激光加工技術和計算機數控技術及柔性制造技術相結合，派生出激光快速成形技術。該項技術不僅可以快速制造模型，而且還可以直接由金屬粉末熔融，制造出金屬模具。

到了80年代，YAG激光器在焊接、切割、打孔和標記等方面發揮了越來越大作用。通常認為YAG激光器切割可以得到好的切割質量和高的切割精度，但在切割速度上受到限制。隨著YAG激光器輸出功率和光束質量的提高而被突破。YAG激光器已開始擠進kw級CO2激光器切割市場。YAG激光器特別適合焊接不允許熱變形和焊接污染的微型器件，如鋰電池、心臟起搏器、密封繼電器等。YAG激光器打孔已發展成為最大的激光加工應用。

目前，國外激光打孔主要應用在航空航天、汽車制造、電子儀表、化工等行業。激光打孔的迅速發展，主要體現在打孔用YAG激光器的平均輸出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。打孔峰值功率高達30~50kw，打孔用的脈沖寬度越來越窄，重復頻率越來越高，激光器輸出參數的提高，很大程度上改善了打孔質量，提高了打孔速度，也擴大了打孔的應用范圍。國內目前比較成熟的激光打孔的應用是在人造金剛石和天然金剛石拉絲模的生產及手表寶石軸承的生產中。

目前激光加工技術研究開發的重點可歸納為：

－－新一代工業激光器研究，目前處在技術上的更新時期，其標志是二極管泵浦全固態激光器的發展及應用；

－－精細激光加工，在激光加工應用統計中微細加工1996年只占6％，1997年翻了一倍達12％，1998年已增加到19％；

－－加工系統智能化，系統集成不僅是加工本身，而是帶有實時檢測、反饋處理，隨著專家系統的建立，加工系統智能化已成為必然的發展趨勢。

激光技術在我國經過30多年的發展，取得了上千項科技成果，許多已用于生產實踐，激光加工設備產量平均每年以20％的速度增長，為傳統產業的技術改造、提高產品質量解決了許多問題，如激光毛化纖技術正在寶鋼、本鋼等大型鋼廠推廣，將改變我國汽車覆蓋件的鋼板完全依賴進口的狀態，激光標記機與激光焊接機的質量、功能、價格符合國內目前市場的需求，市場占有率達90％以上。

存在的主要問題：

－－科研成果轉化為商品的能力差，許多有市場前景的成果停留在實驗室的樣機階段；

－－激光加工系統的核心部件激光器的品種少、技術落后、可靠性差。國外不僅二級管泵浦的全固態激光器已用于生產過程中，而且二級管激光器也被應用，而我國二極管泵浦的全固態激光器還處在剛開始研究開發階段。

－－對加工技術的研究少，尤其對精細加工技術的研究更為薄弱，對紫外波激光進行加工的研究進行的極少。

－－激光加工設備的可靠性、安全性、可維修性、配套性較差，難以滿足工業生產的需要。

三、“十五”目標及主要研究內容

1．目標

“十五”的主要工作是促進激光加工產業的發展，保持激光器年產值20％的平均增長率，實現年產值200億元以上；在工業生產應用中普及和推廣加工技術，重點完成電子、汽車、鋼鐵、石油、造船、航空等傳統工業應用激光技術進行改造的示范工程；為信息、材料、生物、能源、空間、海洋等六大高科技領域提供嶄新的激光設備和儀器。

2．主要研究內容

（1）激光加工用大功率CO2和固體激光器及準分子激光器的引進機型研究，提高國產機水平；同時開發和研制專用配套的激光加工機床，提高激光器產品在生產線上穩定運行的周期，力爭在國內建立較全面的加工用激光器的生產基地。

（2）建立激光加工設備參數的檢測手段，并進行方法研究。

（3）激光切割技術研究。對現有的激光切割系統進行二次開發和產業化，提供性能好、價格便宜的2－3軸數控CO2切割機，并開展相應的切割工藝的研究，使該工藝廣泛用于材料加工、汽車、航天及造船等領域。為此應著重在激光器外圍裝置，如：導光系統、過程監測和控制、噴咀、浮動裝置的設計和研制以及CAD／CAM等方面開展工作。

（4）激光焊接技術研究。開展激光焊接工藝及材料、焊接工藝對設備要求及焊接過程參數監測和控制技術研究，從而掌握普通鋼材、有色金屬及特殊鋼材的焊接工藝。

（5）激光表面處理技術研究。開展維CAD／CAM技術、激光表面處理工藝、材料性能及激光表面處理工藝參數監測和控制研究，使激光表面處理工藝能較大幅度的應用于生產。

（6）激光加工光束質量及加工外圍裝置研究。研究各種激光加工工藝對激光光束的質量要求、激光光束和加工質量監控技術，光學系統及加工頭設計和研制。

（7）擇優支持2~3個國家級加工技術研究中心，開展激光加工工藝技術研究，重點是材料表面改性和熱處理方面的研究和推廣應用；開展激光快速成形技術的應用研究，拓寬激光應用領域。

第四篇：激光切割技術

激光切割技術

1.激光切割技術基本概念

激光切割是利用高能量密度的激光束作為“切割工具”對材料進行熱切割的一種材料加工方式，是激光加工行業中最重要的一項應用技術。1971年用CO2激光切割包裝用夾板，首次開辟了激光切割在工業領域中的應用。隨著激光切割設備的不斷更新和切割工藝的日益先進，激光切割技術可實現各種金屬，非金屬板材及眾多復雜零件的切割，在汽車工業，航空航天，國防等領域獲得了廣泛應用。

2.激光切割技術基本原理和分類

2.1 激光切割技術基本原理

在激光束能量作用下，材料表面被迅速加熱到幾千至上萬度而熔化或氣化，隨著氣化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體吹走，達到切割材料的目的。脈沖激光適用于金屬材料，連續激光適用于非金屬材料。

2.2激光切割技術的分類

激光切割可分為：激光氣化切割，激光熔化切割，激光氧化切割和激光劃片與控制斷裂四類。

（1）激光氣化切割：利用高能量密度的激光束加熱工件，使溫度迅速上升，在非常短的時間內達到材料的沸點，材料開始氣化，形成蒸氣。這些蒸氣的噴出速度很大，在蒸氣噴出的同時，在材料上形成切口。材料的氣化熱很大，所以激光氣化切割時需要很大的功率和功率密度。激光氣化切割多用于極薄金屬材料和非金屬材料的切割。

（2）激光熔化切割：激光加熱使金屬材料熔化，然后通過與光束同軸的噴嘴吹非氧化性氣體，依靠氣體的強大壓力使液態金屬排出，形成切口。激光熔化切割不需要使金屬完全氣化，所需能量只有氣化切割的1/10。激光熔化切割主要用于一些不易氧化的材料或活性金屬的切割，如不銹鋼，鈦，鋁及其合金等。

（3）激光氧化切割：原理類似于氧-乙炔切割。是用激光作為預熱熱源，用氧氣等活性氣體作為切割氣體。噴吹出的氣體與切割金屬發生作用，發生氧化反應，放出大量的氧化熱；另一方面把熔融的氧化物和熔化物從反應區吹出，在金屬中形成切口。由于切割過程中的氧化反應產生了大量的熱，所以激光氧化切割所需要的能量只是熔化切割的1/2，而切割速度遠遠大于激光氣化切割和熔化切割。激光氧化切割主要用于碳鋼，鈦鋼以及熱處理等易氧化的金屬材料。

(4)激光劃片與斷裂控制：激光劃片是利用高能量密度的激光束在脆性材料的表面進行掃描，使材料受熱蒸發出一條小槽，然后施加一定的壓力，脆性材料就會沿小槽處裂開。激光劃片用的激光器一般為Q開關激光器和CO2激光器。斷裂控制是利用激光刻槽時所產生的陡峭的溫度分布，在脆性材料中產生局部熱應力，使材料沿小槽斷開。

3.激光切割的工藝特點和應用范圍

3.1 激光切割工藝特點

（1）切割質量好，精細

由于激光光斑小，激光切割切口細窄，切割表面光潔，熱影響區寬度很小，變形小，切割零件的尺寸精度可達±0.05mm，表面粗糙度只有幾十微米，甚至激光切割可以作為最后一道工序。

（2）切割效率高

由于激光的傳輸特性，激光切割機上一般配有數控工作臺，整個切割過程可全部實現數控。操作時，只需改變數控程序，就可適用不同形狀零件的切割，既可進行二維切割，又可實現三位切割。材料在激光切割時不需要裝夾固定，既可節省工裝夾具，又節省了上，下料的時間。

（3）非接觸式切割

激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需要改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。

（4）切割材料的種類多

激光切割材料包括金屬，非金屬，金屬基和非金屬基復合材料，皮革，木材及纖維等。對于不同的材料，由于自身的熱物理性能及對激光的吸收率不同，表現出不同的激光切割適應性。

（5）缺點：激光切割由于受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中、小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。

3.2 激光切割的應用

在材料方面受激光器功率和設備體積的限制，激光切割只能切割中，小厚度的板材和管材，而且隨著工件厚度的增加，切割速度明顯下降。激光切割設備費用高，一次性投資大。大多數激光切割機都由數控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術都已經獲得廣泛應用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領域，激光切割技術主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術在非金屬材料領域也有著較為廣泛的應用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

適合采用CO2激光切割的產品大體上可歸納為三類：

第一類：從技術經濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節省制造模具的成本與周期。已采用的典型產品有：自動電梯結構件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關柜、紡織機械零件、工程機械結構件、大電機硅鋼片等。

第二類：裝飾、廣告、服務行業用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標記、字體等。如藝術照相冊的圖案，公司、單位、賓館、商場的標記，車站、碼頭、公共場所的中英文字體。

第三類：要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應用的典型零件是包裝印刷行業用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內近幾年來應用的一個新領域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術難度大，已有不少單位投入生產。

4.激光切割工藝參數與質量評定

4.1激光切割工藝參數

（1）光束橫模

① 基模 又稱為高斯模，是切割最理想的模式，主要出現在功率小于1kw的激光器。② 低階模 與基模比較接近，主要出現在1-2kw的中功率激光器。③ 多模 是高階模的混合，出現在功率大與3kw的激光器（2）激光功率

激光切割所需要的激光功率主要取決于切割類型以及被切割材料的性質。氣化切割所需要的激光功率最大，熔化切割次之，氧氣切割最小。激光功率對切割厚度、切割速度和切口寬度等有很大影響。一般激光功率增大，所能切割材料的厚度也增加，切割速度加快，切口寬度也有所加大。

（3）焦點位置

離焦量對切口寬度和切割深度影響較大。一般選擇焦點位于材料表面下方約1/3板厚處，切割深度最大，切口寬度最小。

（4）焦點深度

切割較厚板時，應采用焦點深度大的光束，以獲得垂直度較好的切割面。但焦點深度大，光斑直徑也增大，功率密度隨之減小，使切割速度降低。若要保持一定的切割速度，則需要增大激光的功率；切割薄板宜采用較小的焦點深度，這樣光斑直徑小，功率密度高，切割速度加快。

（5）切割速度

切割速度直接影響切口寬度和切口表面粗糙度。對于不同材料的板厚，不同的切割氣體壓力，切割速度有一個最佳值，這個最佳值約為最大切割速度的80%。

（6）輔助氣體的種類和壓力

切割低碳鋼較多采用氧氣作輔助氣體，以利用鐵-氧燃燒反應熱促進切割過程，而且切割速度快，切口質量好，可以獲得無掛渣的切口。切割不銹鋼時，常采用O2+N2混合氣體或雙層氣流，單用氧氣在切口底邊會發生掛渣。氣體壓力增大，動量增加，排渣能力增強，因此可以使無掛渣的切割速度增加。

氧氣純度對切割速度有一定的影響，研究表明，氧氣純度降低2%，切割速度就會降低50%。

噴嘴形狀也影響激光切割質量和效率。不同切割機采用不同形狀的噴嘴。

4.2激光切割質量評定

與其它常規加工方法相比，激光切割具有更大的適應性。首先，與其他熱切割方法相比，同樣作為熱切割過程，別的方法不能象激光束那樣作用于一個極小的區域，結果導致切口寬、熱影響區大和明顯的工件變形。激光能切割非金屬，而其它熱切割方法則不能。一般來說，激光切割質量可以由以下6個標準來衡量。（1）切割表面粗糙度RZ（2）切口掛渣尺寸（3）切邊垂直度和斜度u（4）切割邊緣圓角尺寸r（5）條紋后拖量n（6）平面度F 5.激光切割設備

激光切割設備與焊接設備基本類似，區別是焊接需要使用激光焊槍，而切割使用激光割炬。激光切割大都采用CO2激光切割設備，主要由激光器、導光系統、數控運動系統、割炬及抽煙系統組成。

激光器由激光電源提供高壓電源，產生的激光經反射鏡、導光系統把激光導向切割工件所需要的方向；數控運動系統主要用于調節割炬的移動方向，割炬與工件間的相對移動有三種情況。

① 割炬不動，工件通過工作臺運動，主要用于尺寸較小的工件。② 工件不動割炬移動 ③ 割炬和工作臺同時運動。

割炬主要包括槍體、聚焦透鏡和輔助氣體噴嘴等零件。激光切割時，割炬必須滿足下列要求。

④ 能夠噴射出足夠的氣流。

⑤ 割炬內氣體的噴射方向必須和反射鏡的光軸同軸。⑥ 割炬的焦距能夠方便調節。

⑦ 切割時，保證金屬蒸汽和切割金屬的飛濺不會損傷反射鏡。

激光切割時，要求激光器輸出的光束經聚焦后的光斑直徑最小，功率密度最高。噴嘴用于向切割區噴射輔助氣體，其結構形狀對切割效率和質量有一定影響。噴孔的形狀有圓柱形、錐形、和縮放形等。一般根據切割工件的材質、厚度、輔助氣體壓力等經試驗后確定。

6.激光切割的應用實例

6.1布料激光切割

制衣行業中使用的服裝布料激光切割機打破了傳統手工和電剪速度慢和難以排版,充分解決了效率達不到和浪費材料的難題.速度快，操作簡單，只需把所要裁剪的圖形及尺寸輸入到電腦，機械就會把整張的材料裁剪成您所需要的成品，不用刀具、不需要模具，利用激光實現非接觸式加工，簡便快速。布料激光切割機與傳統的切割方式相比不僅價格低,消耗低.操作更方便，效果更好，并且因為激光加工對工件沒有機械壓力,所以切割出來產品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡單等特點.可連續24小時工作。

用于皮革、箱包企業及皮鞋、鞋材生產企業的激光切割雕刻機, 集切割、雕刻和鏤空于一身，適用各種皮革料的加工：高檔鞋材、皮包、皮衣切割特殊形狀，無毛邊，尺寸標準，誤差小（±0.1mm），效果柔軟，無高周波或刀模切壓的生硬感。另可于皮革上刻畫特別效果或圖案，使成品更顯精細及別具創意。

6.2激光切割在飾品中的應用

飾品加工是一門對比特殊的職業，由于主要是針對一些稀有的貴金屬的加工改造，所以對加工改造的設備要求十分的高。可是這對小型激光切開機來說，確是一個十分好的機會，它極好的處理了加工飾品中的一些難題，并且受到了各個廠家的熱捧。

運用小型激光切割機加工飾品在不需開模的情況下，就可以直接加工出想要的商品，并且精度十分的高，加工時刻只需要短短的幾分鐘就可以。不僅縮短了加工時刻，還降低了成本。

6.3激光切割在眼鏡行業中的應用

以往眼鏡行業主要利用模具做鏡框，不同樣式需要做不同模具，所需成本高，效率低。直到激光切割機投入后，開發新的款式只需在軟件上呈現，速度快、精度大，特別適合小量、多款式的生產模式。甚至可以做到一臺光纖激光切割機能夠快速加工出了不同款式的眼框，為個性定制眼鏡解決后顧之憂。

除此之外，激光切割機能夠在板材上任意的設計圖形，速度快，精度高，一次成型，無需后續處理，比傳統切割設備快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節省材料。先進的工藝可提高眼鏡廠家的新產品開發速度，能夠快速收回設備投資成本。眼鏡專用激光切割機能在板材上切割任意的設計圖形，速度快，精度高，一次成型，無需后續處理，比線切割快十幾倍，極大的提高加工效率，可視排料，緊密貼合，節省材料。先進的工藝可提高貴公司的新產品開發速度，最快為您收回設備投資成本。一機多用，既能滿足客戶對平板的切割要求，也能滿足管圓及異形材料（方鋼、扁鐵、槽鋼、方管）的切割。

6.4激光雕刻

使用激光雕刻和切割，過程非常簡單，如同使用電腦和打印機在紙張上打印。您可以在Win98/Win2000/WinXP環境下利用多種圖形處理軟件，如CorelDraw等進行設計，掃描的圖形，矢量化的圖文及多種CAD文件都可輕松地“打印”到雕刻機中。唯一的不同之處是，打印將墨粉涂到紙張上，而激光雕刻是將激光射到木制品、壓克力、塑料板、金屬板、石材等幾乎所有的材料之上。

7.參考文獻

[1] 李亞江，王娟等編著.特種焊接技術及應用.北京：化學工業出版社，2014.[2] 關橋.高能束流加工技術—先進制造技術發展的重要方向.航空制造技術，1995.

第五篇：飛秒激光技術

飛秒激光技術

金屬的氧化腐蝕一度是件讓人頭疼的事。如何讓金屬不在歲月中失去光澤？飛秒激光技術從光學手段入手，不但讓金屬免遭腐蝕，還能將其變成神奇的超疏水材料。

水是生命之源，哪怕在一些只能算作潮濕的地方，細菌等微生物都能夠得以生存或成長；同時水也是許多化學反應所需的基本條件，比如因水的存在，金屬會以不被察覺的速度氧化。

不過在許多地方，人們并不希望金屬氧化或菌落滋生——比如室外的天線、飛機的機翼、煮飯的鍋??人們期待將一些疏水、超疏水材料用在這些地方。

其實超疏水材料在我們身邊比比皆是：“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”的荷花、荷葉就是典型的超疏水材料，許多昆蟲的足上也有超疏水材料，比如大名鼎鼎的水黽，它們正是靠著“不沾水的腿”，在水面行走如飛。

在疏水材料家族中，鮮見金屬的身影。不過，美國羅切斯特大學光學院的物理學家郭春雷（音譯）與同事最新的研究發現，利用一項叫作飛秒激光的技術，他們能夠把金屬變成比荷花還要疏水的“極疏水材料”。疏水效果之強，以至于水滴滴在金屬表面不僅不會散開，甚至會不斷彈起。

飛秒激光讓金屬獲超疏水“技能”

這項聽來讓人難以置信的研究刊發于美國物理聯合會1月20日出版的《應用物理雜志》上。郭春雷研究團隊使用超高能且超短的激光脈沖來改變金屬的表面，持續時間為毫微微秒（即飛秒）量級。他們用這樣的超短飛秒脈沖轟擊鉑、鈦、銅3種樣品，獲得了上述新型的表面材料。

這種工藝的優勢在于“激光在金屬上創造的結構本質上是材料表面的一部分。”郭春雷在近期的新聞報道中說，這意味著它們不會被擦掉，并且正是這些結構使得金屬具有超級疏水性能。

據研究人員介紹，超能激光脈沖在金屬表面刻蝕出大量肉眼不及的諸如洼坑、小珠狀和細紋等“痕跡”，這些痕跡形成了密集分布且高低不平的納米微結構。這種納米微結構從根本上改變了金屬表面的光學性質和潤濕性質。

特氟龍是一種常規疏水材料，常作為“不粘鍋”涂層的不二之選。但飛秒激光處理過的金屬材料遠比特氟龍光滑。水滴從特氟龍涂層表面滾落，需要在水滴滾落之前將這個表面傾斜到70度，而經飛秒激光轟擊過的金屬，只需要傾斜不到5度甚至不必傾斜，水滴就能從表面滾落。此外，水滴從超疏水表面反彈的同時，會收集并帶走灰塵顆粒。為了測試材料的自清潔性能，郭春雷團隊將從吸塵器里取出的普通灰塵灑在處理過的材料表面，只用了3滴水就將約一半的灰塵清除了，使表面一塵不染也只用了十幾滴水，而且表面始終保持干燥。

應用前景深遠而廣泛

金屬的氧化腐蝕一度是件讓人頭疼的事。讓金屬不被腐蝕，不在歲月中失去光澤，是人類一直追尋的目標。從油漆、合金到納米涂層，人們不斷更新著對金屬的疏水手段。而今，飛秒激光技術則從光學角度入手，不但讓金屬免遭腐蝕，更將之變成神奇的超疏水材料。方法簡單、有效，有望顛覆未來疏水材料的生產工藝。

郭春雷認為，這種超疏水材料在發展中國家有著巨大的應用潛力。“在這些區域，收集雨水是至關重要的，使用超疏水材料可以提高效率，而且不再需要使用具有尖角的大漏斗來防止水滯留在表面。”郭春雷說，“另一種應用是制造使用起來更加清潔和健康的廁所。”

在缺水地區，保持廁所的清潔是一項挑戰，使用超疏水材料，不必使用水沖刷即可保持廁所清潔。

據外媒報道，這種應用潛力激起了比爾和梅林達·蓋茨基金會的興趣，他們已經開始支持這項工作。

目前有報道飛秒激光可以用在聚合物加工、醫學成像及外科醫療上。鐳射視力矯正（LASIK）可以利用飛秒激光制作角膜瓣。飛秒激光矯治近視手術現已是本世紀最先進的眼科手術。除此之外，飛秒激光技術也可被應用在固態物理上，以此分析晶體結構，分析其衍射或者熒光光譜圖。在基礎科學研究領域，飛秒激光可用于超快現象的研究。

由于超疏水材料能大幅度降低載具在水中甚至空氣中的運動阻力，該項研究對設計高速水上、水下和空中交通工具也具有重要參考價值。

尚待攻取的技術高地

和許多實驗室里聲名卓著的成果一樣，“超疏水金屬表面”潛在應用變成現實之前仍然有很多挑戰。郭春雷指出，目前處理1平方英寸（約合6.45平方厘米，面積相當于一張普通撲克牌大小）的金屬樣板需要1小時的時間。在應用到發展中國家之前，這一生產過程需要規模化。研究人員目前也在尋找在其他非金屬材料上使用此項技術的方法。

此外，郭春雷團隊目前正計劃集中精力提高用激光蝕刻表面的速度，同時研究怎樣將這項技術擴展到其他材料，比如半導體或者電介質。郭春雷強調，同一項技術可以用于制取多功能金屬材料。金屬都是光的優秀反射體，這就是它們都有光澤的原因，而把金屬變暗可以使它們高效地吸光。2006年底，郭春雷和他的研究小組曾用激光束處理金屬鋁，在金屬表面創造出能夠吸收幾乎所有光線的納米結構，可讓普通鋁塊變成至今所創造出來的最暗的材料之一。

而將吸光特性與憎水性相結合可以得到不銹蝕且不需要太多清理的更高效的太陽能收集器。此外，潛在的應用還包括更先進的隱身技術。

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神奇的飛秒激光技術

飛秒激光是指時域脈沖寬度在飛秒（10-15秒，相當于1秒的一千萬億分之一）量級的激光。據了解，飛秒激光不是單色光，而是在中心波長左右的一段波長連續變化的光的組合，利用這段范圍內連續波長光的空間相干來獲得時間上的極大壓縮，從而實現飛秒量級的脈沖輸出。

如果1飛秒等同1秒，那么原先的1秒就約為3200萬年。正因為這種飛秒激光脈沖持續時間極短，輸出飛秒脈沖的功率峰值可以達到與整個北美電網功率相當的水平。可喜的是，雖然產生的激光強度令人難以置信，但飛秒激光器只須用墻壁上的普通電源插座就能驅動——短脈沖激光器通常利用鎖模技術來實現，這意味著一旦此工藝經過改良，操作起來會相對簡單。

飛秒激光是人類目前在實驗室條件下所能獲得最短脈沖的技術手段，并已有所應用。科學家預測飛秒激光將為下個世紀新能源的產生發揮重要作用。