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李嘉宁 著

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出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122251336

商品编码：28175569916

包装：平装

出版时间：2016-01-01

图书基本信息
图书名称	激光熔覆技术及应用;焊接;机械科技
作者	李嘉宁
定价	78.00元
出版社	化学工业出版社
ISBN	9787122251336
出版日期	2016-01-01
字数
页码
版次	1
装帧	平装
开本	16开
商品重量	0.4Kg

内容简介

本书简明阐述了近年来激光熔覆技术的发展趋势、特点及应用，突出科学性、先进性和新颖性等特色，同时给出一些实践中成功的激光熔覆应用实例，有助于扩大读者的视野，扩展解决问题的思路。 本书共8章，主要包括概述、激光加工基础、激光熔覆的原理与特点、激光熔覆设备与材料、激光熔覆工艺、激光熔覆技术的应用、激光熔覆质量及控制、激光加工安全与防护。 本书适合激光加工技术的从业者及准备从事相关技术的科技人员，以及对激光加工及激光熔覆技术感兴趣的广大科学爱好者阅读使用，也可作为学校相关专业的教材使用。

作者简介

李嘉宁，山东建筑大学，副教授，作者博士研究生毕业于山东大学，获博士学位。作为博士后研究人员在中航工业航空材料研究院（中航北京625所）从事过博士后工作，有多年从事激光熔覆技术工作的经验。博士生课题是“钛合金激光熔覆Ti-Al/陶瓷复合涂层组织结构与耐磨性的研究”，博士后课题是“钛合金激光非晶-纳米晶增强复合涂层与激光熔丝沉积层组织性能研究”（或教育部博士后基金资助），均与航空材料激光熔覆技术密切相关。博士后出站后现在山东建筑大学从事先进材料加工的教学和科研工作。现为山东建筑大学材料科学与工程学院副教授。主持和完成省（部）级科研课题2项，获国家发明3项，在国内外重要刊物上发表论文30多篇，主要著作有《激光焊接/切割/熔覆技术》等。

目录

第1章 概述 1.1 激光加工的原理与特点 1.1.1 激光加工的工作原理 1.1.2 激光加工技术的特性 1.1.3 激光加工工艺 1.2 激光加工现状及发展趋势 1.2.1 激光加工的技术现状 1.2.2 激光加工技术的发展趋势 1.2.3 存在的问题和市场展望 第2章 激光加工基础 2.1 激光的物理特性 2.1.1 激光的特点 2.1.2 激光产生的基本原理 2.1.3 表征激光光束质量的特征参数 2.1.4 激光光束的输出形状 2.2 激光器及加工系统 2.2.1 激光器的基本组成及发展 2.2.2 CO2气体激光器 2.2.3 半导体激光器 2.2.4 YAG固体激光器 2.2.5 光纤激光器 第3章 激光熔覆的原理与特点 3.1 激光熔覆的原理及应用范围 3.1.1 激光熔覆的原理 3.1.2 激光熔覆的应用范围 3.2 激光熔覆的分类 3.2.1 预置送粉式激光熔覆 3.2.2 同步送粉式激光熔覆 3.2.3 丝材激光熔覆 3.3 激光熔覆的特点、成形及温度场 3.3.1 激光熔覆的优缺点 3.3.2 激光熔覆状态及表面成形 3.3.3 激光熔覆区的温度场 3.3.4 激光熔覆与激光合金化的区别 第4章 激光熔覆设备与材料 4.1 激光熔覆加工系统 4.1.1 激光熔覆加工系统的组成 4.1.2 激光器 4.1.3 送粉（丝）系统 4.1.4 激光加工平台 4.2 激光熔覆材料 4.2.1 激光熔覆材料的特点 4.2.2 激光熔覆材料的分类 4.2.3 激光熔覆用粉末材料 4.2.4 激光熔覆用丝材 4.3 激光熔覆材料的设计与选用 4.3.1 激光熔覆材料的基本要求 4.3.2 激光熔覆材料的设计 4.3.3 激光熔覆材料的选用 4.3.4 激光熔覆粉末的性能指标 第5章 激光熔覆工艺 5.1 激光熔覆工艺的特点 5.1.1 激光熔覆工艺分类 5.1.2 三个重要的工艺参数 5.1.3 工艺参数对熔覆质量的影响 5.1.4 工艺参数对温度场的影响 5.1.5 工艺参数对应力应变的影响 5.2 激光熔覆的特殊工艺示例 5.2.1 激光复合熔覆工艺特点 5.2.2 激光熔覆制备梯度复合材料 5.2.3 激光熔覆制备复合材料的工艺设计 5.2.4 激光非晶纳米晶增强复合涂层的设计 第6章 激光熔覆技术的应用 6.1 钢铁材料的激光熔覆 6.1.1 模具的激光熔覆 6.1.2 钢轧辊的激光熔覆 6.1.3 船舶零件的激光熔覆 6.1.4 轴类零件的激光熔覆 6.1.5 发动机排气门的激光熔覆 6.1.6 齿轮的激光熔覆 6.1.7 车床刀具的激光熔覆 6.2 有色金属的激光熔覆 6.2.1 铝合金的激光熔覆 6.2.2 镁合金的激光熔覆 6.2.3 钛合金的激光熔覆 6.2.4 镍基高温合金的激光熔覆 6.3 特殊条件下的激光熔覆技术 6.3.1 水中兵器的激光熔覆修复 6.3.2 激光熔覆制造Ti6242高性能合金 第7章 激光熔覆质量及控制 7.1 激光器的光束质量及聚焦质量 7.1.1 激光器的光束质量 7.1.2 光束质量对聚焦的影响 7.1.3 引起激光束焦点位置波动的主要因素 7.2 激光与材料的相互作用 7.2.1 材料吸收激光的规律及影响因素 7.2.2 激光作用下材料的物态变化 7.3 激光加工过程监测 7.3.1 激光与材料作用过程的监测 7.3.2 激光束焦点位置检测与控制 7.4 激光熔覆层的组织与性能 7.4.1 激光熔覆层的显微组织特征 7.4.2 激光熔覆层的性能 7.4.3 激光熔覆层的耐磨性评定 7.4.4 激光熔覆层的应力状态 第8章 激光加工安全与防护 8.1 激光辐射对人体的危害 8.2 激光危害的工程控制 8.3 激光的安全防护 参考文献

编辑推荐

内容先进，系统而全面。

文摘

序言

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金属成形新纪元：精密焊接与智能制造的深度探索 在现代工业制造的浪潮中，材料的连接与变形是实现产品功能、提升性能的关键。从航空航天到汽车制造，从能源装备到精密仪器，对高精度、高强度、高可靠性的连接与修复技术的需求从未停止。本书《精密焊接与智能制造：技术革新与前沿应用》正是应运而生，旨在全面、深入地剖析当前精密焊接技术的发展现状，并将其与蓬勃发展的智能制造相结合，为行业内的科研人员、工程师以及相关从业者提供一份兼具理论深度与实践价值的权威参考。 本书并非聚焦于某一种单一的焊接技术，而是以更宏观的视角，审视当前精密焊接领域所面临的挑战与机遇。我们从根本上探讨金属材料在各种极端工艺条件下的行为机制，包括但不限于合金的相变、晶体生长、热应力分布以及微观组织演变等。这些基础研究的深入，是理解和优化焊接过程，进而实现高品质焊接的前提。 第一篇：精密焊接技术的理论基石与工艺革新 本篇将从最基础的物理原理出发，逐步深入到各种精密焊接技术的细节。 焊接热源的演化与精确控制： 激光作为一种高度聚焦、能量密度极高的热源，其在焊接领域的应用已经日益成熟。本书将详细解析不同类型激光（如光纤激光、CO2激光、半导体激光）的光束特性、能量传输机制以及其与金属材料的相互作用。我们将深入探讨激光焊接的各种模式，如键合焊、熔化极气体保护焊（MIG）辅助激光焊、搅拌摩擦焊（FSW）与激光的协同应用等，并分析如何通过精确控制激光功率、扫描速度、焦点位置以及脉冲参数，实现对熔池的精细调控，从而获得优异的焊缝质量。除了激光，我们还将关注其他先进热源，如电子束焊、等离子弧焊等，阐述它们的优势、适用范围以及在特殊应用场景下的性能表现。 焊接过程的物理化学机理： 熔池内的流动、传热、传质以及气孔、裂纹等缺陷的形成机制是焊接质量的决定性因素。本书将采用多物理场耦合仿真分析等现代计算工具，对焊接过程中复杂的传热传质过程进行深入研究。我们将剖析熔池的对流、表面张力、蒸发、气体溶解与析出等关键环节，揭示不同保护气体（如氩气、氦气、混合气体）和焊接参数对熔池稳定性和焊缝成形的影响。此外，针对易产生热裂纹的材料，如铝合金、不锈钢等，我们将详细阐述裂纹的形成机理，并提出相应的预防和控制策略，如焊前预热、焊后热处理、焊丝成分优化等。 先进连接技术的拓展与融合： 除了传统的熔化焊，本书还将重点介绍和分析其他一系列非熔化焊或半熔化焊的精密连接技术。例如，搅拌摩擦焊（FSW）作为一种固相连接技术，在铝合金、镁合金等材料的连接中展现出独特的优势，我们将深入解析其搅拌工具的设计、加工参数的选择以及对材料微观组织和力学性能的影响。此外，爆炸焊、扩散焊、钎焊（包括真空钎焊、感应钎焊等）等技术也将被详细介绍，分析它们各自的工艺特点、适用材料范围以及在航空航天、半导体封装等领域的创新应用。 焊接过程的自动化与智能化： 自动化是提高焊接效率和质量的重要途径。本书将深入探讨各种自动化焊接设备，如机器人焊接工作站、自动焊机的发展现状，并分析它们在实现精确轨迹控制、过程参数反馈与调整方面的能力。更重要的是，我们将聚焦于焊接过程的智能化，包括利用机器视觉进行焊缝跟踪与质量监测、基于传感器的实时过程反馈与自适应控制、以及人工智能（AI）在焊接参数优化、缺陷预测与诊断方面的应用。这些技术的发展，正在将传统的焊接工艺推向一个全新的高度。 第二篇：精密焊接技术的应用领域与前沿探索 本篇将聚焦于精密焊接技术在各个关键工业领域的实际应用，并展望未来的发展趋势。 航空航天领域的严苛挑战： 在航空航天领域，材料的轻质高强、结构的可靠性是至关重要的。本书将详细介绍精密焊接技术在飞机结构件（如机翼、机身）、发动机部件（如涡轮叶片、燃烧室）、航天器结构（如卫星壳体、火箭燃料箱）等关键部位的应用。我们将重点分析钛合金、高温合金、铝锂合金等难焊材料的连接技术，以及在极端环境下（如真空、高低温、高辐射）对焊接质量的要求。例如，激光焊接在薄壁结构件上的精确连接，电子束焊在真空环境下的高品质连接，以及搅拌摩擦焊在大型铝合金结构件上的应用案例，都将得到深入剖析。 汽车工业的轻量化与高性能： 汽车工业对成本控制、生产效率以及产品性能有着极高的要求。精密焊接技术在汽车制造中的应用日益广泛，尤其是在实现车身轻量化、提升碰撞安全性能方面发挥着关键作用。本书将重点探讨激光焊接、电阻焊、MIG/MAG焊等技术在汽车车身、底盘、发动机及排气系统等部件的连接。我们将深入分析不同材料（如高强度钢、铝合金、镁合金、碳纤维复合材料）的连接策略，以及如何通过优化焊接工艺，提高连接强度、降低能量消耗、减少变形，并满足日益严格的环保法规要求。 能源装备的可靠性与长寿命： 能源行业，包括发电、输电、石油天然气勘探与输送等，对设备的可靠性和长寿命有着极高的要求。精密焊接技术在核电站反应堆压力容器、蒸汽发生器、管道系统，以及风力发电机塔筒、海上石油平台结构件、LNG储罐等关键设备的制造与维护中扮演着不可或缺的角色。本书将详细阐述这些领域对焊接材料选择、焊接工艺控制、缺陷检测以及焊后处理的特殊要求，并介绍相应的先进焊接技术，如轨道焊、高能束焊、堆焊修复等，以确保设备在极端工况下的安全稳定运行。 医疗器械与精密仪器的微纳制造： 在医疗器械和精密仪器领域，对焊接的精度、洁净度和生物相容性有着极高的要求。本书将介绍激光微焊接、超声波焊接、微钎焊等技术在心脏起搏器、支架、微创手术器械、半导体传感器、微流控芯片等精密器件中的应用。我们将深入探讨如何在微观尺度上实现对热影响区的精确控制，避免对敏感材料和组件造成损伤，以及如何确保焊缝的密封性和可靠性，满足严苛的医疗卫生标准。 增材制造（3D打印）与精密焊接的协同： 增材制造技术的飞速发展，为复杂结构的设计与制造带来了革命性的变革。而精密焊接技术，特别是定向能量沉积（DED）等增材制造技术，以及传统的激光熔覆技术，在材料修复、功能梯度材料制备、复杂构件的后处理与连接方面，与传统制造工艺形成了有机的结合。本书将深入探讨增材制造过程中涉及的粉末选择、能量输入、熔池行为以及其对材料微观结构和宏观性能的影响。我们将分析如何利用激光熔覆技术对磨损、腐蚀的零件进行修复，如何通过增材制造与精密焊接的结合，实现复杂形状零件的整体制造或局部强化，从而为产品设计和制造带来前所未有的可能性。 第三篇：焊接质量控制与未来展望 本篇将聚焦于如何确保焊接质量，并对焊接技术未来的发展方向进行展望。 焊接过程的无损检测与评价： 焊接质量的评价是确保产品可靠性的关键。本书将全面介绍各种先进的无损检测（NDT）技术，包括超声波检测（UT）、射线检测（RT）、涡流检测（ET）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）等，并深入分析它们在焊接缺陷（如气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹）检测中的原理、方法和局限性。我们将重点探讨基于人工智能的图像识别与缺陷自动判读技术，以提高检测效率和准确性。 焊缝性能的表征与可靠性分析： 除了宏观缺陷的检测，焊缝的微观组织、力学性能（如拉伸强度、屈服强度、断后伸长率、冲击韧性、疲劳寿命）以及腐蚀性能的评价也至关重要。本书将介绍各种力学性能测试方法，如金相分析、显微硬度测试、拉伸试验、冲击试验、疲劳试验等，并结合数值模拟，对焊缝的宏观力学行为进行预测与分析，从而为工程应用提供可靠的依据。 面向未来的焊接技术发展趋势： 展望未来，焊接技术将朝着更高精度、更高效率、更智能化、更绿色环保的方向发展。本书将探讨纳米焊接、原子层沉积（ALD）辅助焊接、超声波辅助焊接在微纳器件制造中的潜在应用。同时，我们将深入分析焊接机器人与人工智能的深度融合，实现焊接过程的自主决策与优化。绿色焊接，如采用低能耗的焊接工艺、开发环保型焊接材料以及减少焊接过程中有害物质的排放，也将是未来发展的重点。此外，多材料异种焊接（如金属与陶瓷、金属与复合材料的连接）的突破性进展，将为新材料的应用提供更广阔的空间。 本书力求通过对精密焊接技术及其在智能制造领域应用的系统阐述，为读者提供一个全面、深刻的认识。我们希望通过本书的阅读，能够激发读者对精密焊接技术的进一步研究热情，并为推动我国制造业向更高水平迈进贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

最近在工作中遇到了一些关于材料表面处理的难题，尤其是那些对表面性能有极高要求的零部件，传统的处理方法往往效果不佳，成本也居高不下。看到这本书的标题，我立刻联想到，激光熔覆技术或许能为我提供一个全新的解决方案。我非常期待这本书能够深入浅出地讲解激光熔覆在材料改性方面的具体应用，比如如何通过熔覆一层具有特殊性能的合金，来显著提升工件的硬度、耐磨度、抗氧化性等。我希望书中能提供详细的工艺参数和材料选择指南，以及不同材料组合下的熔覆效果分析。例如，对于一些高精度模具的修复和强化，激光熔覆技术是否能够实现微米级的精度控制，并且保证熔覆层与基材之间具有良好的冶金结合，从而避免出现层裂、气孔等缺陷。如果书中能包含一些真实的应用案例，并对比传统方法，展示激光熔覆的优势，那将对我非常有启发。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在机械加工行业摸爬滚打多年的技术工人，我对“焊接”这个词汇有着天然的亲近感，同时也深知其在现代工业中的重要地位。这本书的标题中包含了“焊接”，这让我产生了一种莫名的期待，尽管我知道它更侧重于“激光熔覆”，但我相信“焊接”这个概念的引入，能够为我提供一个更广阔的视角。我猜想，这本书可能会在介绍激光熔覆技术时，将其与传统的焊接技术进行对比，分析它们各自的优缺点，以及在哪些方面激光熔覆更具优势。我尤其关心它会不会详细讲解激光熔覆的工艺参数控制，比如功率、速度、焦点位置、气体保护等，这些细节对于保证熔覆层的质量至关重要。此外，如果书中能结合一些实际的焊接案例，特别是那些具有挑战性的焊接难题，并通过激光熔覆技术得以完美解决的例子，那就再好不过了。我希望这本书能够帮助我拓展焊接技术的视野，了解新兴的激光熔覆技术如何在传统焊接领域开辟新的道路，并为我今后的工作提供一些新的思路和方法。

评分☆☆☆☆☆

我对“机械科技”这个宏大的概念一直充满好奇，总觉得它囊括了无数令人兴奋的创新和突破。这本书的标题包含了“机械科技”，这让我觉得它可能不仅仅局限于某一单一的技术领域，而是会展现出激光熔覆技术在更广泛的机械工程领域中的应用和发展。我猜想，这本书可能会探讨激光熔覆技术如何赋能机械零件的性能提升，例如提高耐磨性、耐腐蚀性，延长使用寿命等。我个人比较感兴趣的是，它是否会涉及一些前沿的研究成果，比如3D打印与激光熔覆的结合，或者是在智能制造背景下，激光熔覆技术如何与自动化、信息化技术深度融合。如果书中能提供一些未来机械科技发展趋势的预测，并指出激光熔覆技术在其中扮演的角色，那将非常有价值。我希望这本书能够带我领略机械科技的无限可能，并让我深刻理解激光熔覆技术作为一项关键的机械制造技术，是如何推动整个行业的进步和创新的。

评分☆☆☆☆☆

我对新兴技术的进步总是保持着高度的关注，特别是那些能够带来颠覆性变革的技术。激光熔覆作为一项先进的制造技术，近年来受到了广泛的关注。这本书的出现，无疑为我提供了一个深入了解这项技术的绝佳机会。我希望这本书能够不仅仅停留在技术的介绍层面，而是能够从更宏观的角度，探讨激光熔覆技术的发展历程、市场前景以及它在推动产业升级中的作用。例如，这本书是否会分析激光熔覆技术的经济性，包括设备投入、运行成本以及它如何通过提高产品质量和延长使用寿命来降低整体制造成本。我更希望它能探讨激光熔覆技术对就业结构、人才需求等方面可能产生的影响，并对这项技术的未来发展趋势进行展望，比如在绿色制造、可持续发展等方面的潜力。这本书的价值，我期待它能在于为我提供一个关于激光熔覆技术的全面、深入的认知，并为我做出相关的技术决策和战略规划提供有益的参考。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，一眼就能看出其专业性。我对激光熔覆这个领域一直抱有浓厚的兴趣，虽然我不是这方面的专业人士，但一直希望能找到一本能够系统介绍这项技术的入门读物。之前也翻阅过一些相关的文章和资料，但总感觉零散，不够深入。这次看到这本书的标题，立刻就被吸引了，觉得它可能正是我想找的那种，能够把我从模糊的印象带入清晰的认知。我非常期待它能从基础原理讲起，比如激光的特性、熔覆工艺的流程、不同材料的适应性等等，然后循序渐进地介绍到实际的应用场景，比如在航空航天、汽车制造、模具修复等领域是如何发挥作用的。我希望这本书能用通俗易懂的语言，配以清晰的图示和案例，让我这个“小白”也能轻松理解激光熔覆的技术精髓，并对其在工业界的巨大潜力有更深的认识。总的来说，我对这本书的期望值非常高，希望它能成为我学习激光熔覆知识的绝佳起点，并为我后续更深入的研究打下坚实的基础。