在科技飛速發(fā)展的今天，激光加工技術以其獨特的優(yōu)勢，在眾多領域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力。從提升材料性能的激光表面處理，到實現(xiàn)材料成型與制造的激光增材制造，激光加工技術正以多樣的應用形式推動著各行業(yè)的發(fā)展與變革。
一、激光表面處理技術
（一）激光清洗
激光清洗是目前快速發(fā)展的新型表面清潔技術，其采用高能脈沖激光束照射工件表面，使表面的污物、顆粒或涂層瞬間蒸發(fā)或膨脹剝離，從而達到潔凈化的工藝過程。激光清洗主要分為除銹、除油、除漆、除涂層等工藝；主要應用于金屬類清洗，文物類清洗，建筑類清洗等。基于其功能全面、加工精準靈活、高效節(jié)能、綠色環(huán)保、對基材無損傷、智能化、清洗質量好、安全、應用范圍廣等特點和優(yōu)勢，它在各個工業(yè)領域愈發(fā)受青睞。
（二）激光淬火
激光淬火以高能量激光為熱源，使金屬表面快熱快冷，瞬間完成淬火，獲得高硬度、超細馬氏體組織，提升金屬表面硬度、耐磨性，形成壓應力，增強抗疲勞能力。它具有熱影響區(qū)小、變形量小、自動化程度高、選區(qū)淬火柔性好、細化晶粒硬度高和智能環(huán)保等優(yōu)勢。例如，激光光斑可調(diào)節(jié)，能對任意寬度位置淬火；激光頭與多軸機器人聯(lián)動，可對復雜零件指定區(qū)域淬火。激光淬火前后工件變形幾乎可忽略，適用于高精度要求零件的表面處理，在汽車、模具、五金工具、機械等行業(yè)易損件表面強化中效果顯著。
激光淬火具備以下特點：
（1）激光淬火是快速加熱、自激冷卻，不需要爐膛保溫和冷卻液淬火，是一種無污染綠色環(huán)保熱處理工藝，可以很容易實行對大型模具表面進行均勻淬火；
（2）由于激光加熱速度快，熱影響區(qū)小，又是表面掃描加熱淬火，即瞬間局部加熱淬火，所以被處理的模具變形很小；
（3）由于激光束發(fā)散角很小，具有很好的指向性，能夠通過導光系統(tǒng)對模具表面進行精確的局部淬火；
（4）激光表面淬火的硬化層深度一般為0.3～1.5mm。
（三）激光退火
激光退火是指利用激光加熱材料表面，將材料曝露于高溫一段很長時間后，然后再慢慢冷卻的熱處理制程。主要目的是釋放應力、增加材料延展性和韌性、產(chǎn)生特殊顯微結構等，具有調(diào)整基體組織、降低硬度、細化晶粒和消除內(nèi)應力的特點。近年來，激光退火技術也成為半導體加工行業(yè)的一種新工藝，可大幅提高集成電路的集成度。
（四）激光沖擊強化
激光沖擊強化技術是利用強激光束產(chǎn)生的等離子沖擊波，提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的一種高新技術。它具有無熱影響區(qū)、能量高效利用、超高應變率、可控性強以及強化效果顯著等突出優(yōu)點，還有更深的殘余壓應力、更好的微觀組織和表面完整性、更好的熱穩(wěn)定性以及更長的壽命等特點。
近年來該技術獲得了迅速發(fā)展，在航空航天和國防軍工等領域大有用武之地，常用黑漆和鋁箔等涂層材料保護工件并增強對激光能量的吸收。
（五）激光合金化
激光合金化是新型表面改性技術，針對航空材料不同服役條件，利用高能密度激光束加熱冷凝速率快的特點，在結構件表面制備非晶單一納米晶增強金屬陶瓷復合涂層，實現(xiàn)航空材料表面改性。與激光熔覆相比，激光合金化使添加的合金元素和基材表層在液態(tài)下充分混合形成合金化層，而激光熔覆是預涂層全部熔化，基材表層微熔，熔覆層與基材形成冶金結合且成分基本不變。二者都用于提高鈦合金表面耐磨、耐蝕和抗極化等性能。
二、激光增材制造技術
（一）激光熔覆
激光熔覆技術也是代表表面工程發(fā)展方向和水平的表面改性新技術之一。激光熔覆技術因無污染且制備出的涂層與基材呈冶金結合等優(yōu)點已成為當代鈦合金表面改性的研究熱點。采用激光熔覆陶瓷涂層或陶瓷顆粒增強復合材料涂層是提高鈦合金表面耐磨性的有效途徑。根據(jù)實際工況要求選擇合適的材料體系，采用激光熔覆技術可達最佳的工藝要求。激光熔覆技術可以修復各種失效零部件，如航空發(fā)動機葉片等。
激光表面合金化與激光表面熔覆不同之處在于，激光表面合金化是使添加的合金元素和基材表層在液態(tài)下充分混合而形成合金化層；而激光表面熔覆則是使預涂層全部熔化而基材表層微熔，從而使熔覆層與基材材料形成冶金結合而保持熔覆層的成分基本不變。激光合金化和激光熔覆技術主要用來提高鈦合金的表面耐磨、耐蝕和抗級化等性能。
目前，激光熔覆技術已廣泛應用于金屬表面的修復改性，但傳統(tǒng)激光熔覆雖然有柔性加工、異形修復、自定義增材等優(yōu)勢和特點，但工作效率偏低，對于部分生產(chǎn)領域中所要求的大規(guī)模快速生產(chǎn)加工需求，仍無法滿足。為了滿足大批量高速生產(chǎn)需求，提高熔覆工作效率，高速激光熔覆技術應運而生。
高速激光熔覆技術可實現(xiàn)致密無缺陷的熔覆層，熔覆層表面質量致密，與基材呈冶金結合，無開口性缺陷，表面光滑平整。不僅能夠在回轉體上進行加工，也能在平面和復雜曲面上進行加工。通過持續(xù)的技術優(yōu)化，該技術可廣泛應用于煤炭、冶金、海洋平臺、造紙、民用家電、汽車、船舶、石油、航空航天行業(yè)，成為可替代傳統(tǒng)電鍍技術的一種綠色再制造工藝。
（二）激光雕刻
激光雕刻加工以數(shù)控技術為基礎，利用高能量激光束投射到材料表面產(chǎn)生的熱效應，使材料表面瞬間熔化和氣化，實現(xiàn)清晰圖案加工。激光雕刻就是運用激光在物件上面刻寫文字，這種技術刻出的字無刻痕，物體表面光滑平整，字跡不易磨損。具有安全可靠、精確細致（精度可達 0.02mm）、節(jié)約環(huán)保、高速快捷、成本低廉等優(yōu)勢。
（三）激光 3D 打印
該工藝采用激光熔覆技術，使用激光照射噴嘴輸送的粉末流，直接熔化單質或合金粉末，在激光束離開后，合金液體快速凝固，實現(xiàn)合金快速成型。已廣泛應用于工業(yè)造型、機械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學、考古、文化藝術、雕刻、首飾等領域。
三、激光電鍍技術
激光電鍍是新興的高能束流電鍍技術，它對微電子器件和大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)和修補具有重大意義。目前，雖然激光電鍍原理、激光消融、等離子激光沉積和激光噴射等方面仍處于研究階段，但其技術已在實際應用中得以運用。當一種連續(xù)激光或脈沖激光照射在電鍍池中的陰極表面時，不僅能大幅提高金屬的沉積速度，而且可用計算機控制激光束的運動軌跡，從而得到預期的復雜幾何圖形的無屏蔽鍍層。
激光電鍍應用于實際主要基于以下兩種特征：
（一）在激光照射區(qū)域的速度比在本體的電鍍速度高得多（約103倍）；
（二）激光的控制能力強，可使材料的必要部分析出所需的金屬量。普通電鍍發(fā)生在整個電極基體上，電鍍速度慢，難以形成復雜和精細的圖案。采用激光電鍍可把激光束調(diào)節(jié)到微米大小，在微米尺寸上進行無屏蔽描圖。對于電路設計、電路修復和在微電子連接器部件上的局部沉積，這類型的高速描圖愈來愈有實際意義。
與普通電鍍相比，其優(yōu)點是：
（1）沉積速度快，如激光鍍金可達1μm/s，激光鍍銅可達10μm/s，激光噴射鍍金可達12μm/s，激光噴射鍍銅可達50μm/s；
（2）金屬沉積僅發(fā)生在激光照射區(qū)域，無需采用屏蔽措施便可得到局部沉積鍍層，從而簡化了生產(chǎn)工藝；
（3）鍍層結合力大大提高；
（4）容易實現(xiàn)自動控制；
（5）節(jié)約貴金屬；
（6）節(jié)省設備投資和加工時間。
