激光與材料的相互作用過程主要可分為哪幾個過程？

激光加工是利用激光束與材料相互作用的特性對材料進(jìn)行去除加工 、增材制造 、 材料改性以及微細(xì)加工的一門加工技術(shù)。

工作介質(zhì)原子中的電子受光或電的激發(fā)， 吸收能量后由低能級躍遷高能級 。

當(dāng)高能級粒子數(shù)多余低能級粒子數(shù) ，就會放射出與激發(fā)光子的特性完全相同的光，被稱為激光。

激光有連續(xù)式和脈沖式兩種 。連續(xù)激光是激光泵浦源持續(xù)提供能量， 工作介質(zhì)長時間保持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從而持續(xù)發(fā)射激光 。

連續(xù)激光輸出功率較小常用于激光持續(xù)工作的場景 ，如激光測距 、 激光通信等；脈沖激光是工作介質(zhì)每隔相同時間才發(fā)射一次的光脈沖。

脈沖激光輸出功率較大常用于激光切割 、激光雕刻等。

激光燒蝕加工通常是在脈沖激光的背景下討論的，激光與材料的相互作用特性本質(zhì)上是電磁場與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的相互作用結(jié)果 。

激光與材料的相互作用過程，主要可分為以下幾個過程：

1，沖擊強(qiáng)化過程：激光照射到物體表面后，在起初的極短時間內(nèi)，由于脈沖激光能量足夠高，會在材料表面產(chǎn)生局部壓應(yīng)力形成沖擊強(qiáng)化；

2，熱吸收過程：輻射到材料表面的激光， 一部分被材料反射，還有一部分透過材料 。剩余光子進(jìn)入材料內(nèi)部，通過與金屬晶格相互作用使其振動而轉(zhuǎn)化為熱能。

3，表面熔化：隨著光能逐漸轉(zhuǎn)化為熱能，材料表面溫度迅速升高，當(dāng)高于材料的熔點(diǎn)時， 表層材料開始熔化并產(chǎn)生熱影響區(qū)， 并繼續(xù)向內(nèi)部擴(kuò)散。

4，汽化過程：當(dāng)激光束能量足夠高時，隨著時間的增加，材料表面熔化產(chǎn)生的熔池將發(fā)生汽化和等離子體屏蔽，形成表面燒蝕。

5，復(fù)合過程：材料表面產(chǎn)生的汽化物和等離子體的濺射等將對入射的激光產(chǎn)生屏蔽作用。該屏蔽作用會隨著照射的持續(xù)進(jìn)行而減弱并形成能夠自動調(diào)節(jié)的菲涅爾吸收。

與激光加工相關(guān)應(yīng)用有關(guān)的利器

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審核編輯：劉清