[01133477]激光相变强化工艺及装备的研究与应用

高能束表面工程是材料科学与工程学科的一个重要方向。其中激光相变强化（LTH）工艺有别于传统表面强化工艺的特点已明显凸现。由高能密度激光束导致的极其有效的超快速加热和冷却为被处理表面具有优异的强韧性提供了可靠的手段。LTH工艺还具有变形小、节能、无污染及易实现计算机控制等优点。但迄今尚未解决LTH的工艺-组织-性能之间内在关系的控制。该项目取得的创新性成果有：（1）在以往对材料的LTH影响层的温度场及各微区冷却速度分布的研究基础上对LTH影响层的梯度组织特征进行了深入研究，得出了控制相变强化梯度组织的激光相变强化方法，并以此作为LTH工艺的基础。（2）鉴于一般金属材料表面对CO_2激光的高反射率，该项目研制成功以Ti的氧化物等混合氧化物为骨料的吸光涂料，近年来又进一步研制成功以纳米氧化物为骨料的对CO_2激光吸收率高达93.57%的吸光涂料，保证了该项目的实施。（3）以LTH处理后材料耐磨性研究为工程应用研究的突破口，得到了明确的LTH工艺可大幅提高材料耐磨性的结果。（4）以计算机控制的激光加工机床及相关软件开发为LTH工艺与激光处理装备集成的纽带，研制成功JRX200-1型激光强化处理机，搭建了LTH工艺的工程应用平台。获发明专利授权1项，实用新型专利授权3项。上述激光相变强化技术，激光新型吸收涂料及激光强化处理机的研制，均经过专家鉴定及水平检索，达到当时国际先进水平。该项目已在若干重要零部件的关键表面采用LTH工艺并满足了相关企业的技术要求，取得了工程应用的突破，2003.12.28获上海市科学技术进步三等奖。自2004.1以来该项目进入了推广应用及进一步开拓创新阶段，通过产学研紧密合作，近三年已为有关企业新增产值人民币2220万元，新增利税人民币960万元，节支人民币766.7万元。至于经LTH强化的重要零部件的性能提高给相关行业带来的经济效益和社会效益则更大，为我国金属表面激光相变强化技术的发展起了积极的推动作用。该项目技术在先进制造业的重要装备零部件关键表面强化领域有广阔的应用前景，随着先进制造业的发展，该项目技术的推广应用将获得越来越大的经济效益和社会效益。