3.3激光打孔

金屬材料被功率密度為106～109W/cm²的激光輻射時會產(chǎn)生熔化或氣化，并噴出固態(tài)微粒。激光打孔速度快，可獲得很大的深徑比，可在硬、脆、軟等各類材料上進(jìn)行加工，也可在難加工材料的傾斜面上加工小孔。微細(xì)激光打孔的效率高，適合于自動化連續(xù)加工，加工的孔徑可小于φ10μm，深徑比可達(dá)50：1以上，并可以加工異型孔。

3.4 激光淬火

激光淬火是采用高能量密度的激光束快速地照射被處理的工件，被照射的區(qū)域瞬間吸收光輻射能量，并立即轉(zhuǎn)化成熱能，使被照射的金屬或合金表面溫度以極快的速度升到高于相變點而低于熔化溫度，當(dāng)激光束離開被照射的部位時，由于熱傳導(dǎo)的作用，處于冷態(tài)的基體使其迅速冷卻而進(jìn)行自冷淬火，進(jìn)而實現(xiàn)工件的表面相變硬化。激光淬火僅對工件局部表面進(jìn)行，且硬化層可精確控制，因而它是精密的節(jié)能熱處理技術(shù)。激光淬火后，工件變形小，幾乎無氧化脫碳現(xiàn)象，表面粗糙度低，可成為工件加工的最后工序。激光淬火的硬度比常規(guī)淬火提高15％一20％，可實現(xiàn)自冷淬火，不需要水、油等淬火介質(zhì)，避免了環(huán)境污染，工藝過程易于實現(xiàn)自動化。

3.5 激光微加工

激光微加工技術(shù)包括激光熱加工和激光化學(xué)加工。激光熱加工是利用透鏡將激光能量聚焦到工件表面的微小區(qū)域上，使物質(zhì)迅速氣化而形成微孔或微槽。激光光點直徑理論上可達(dá)1μm以下，熱變形��；由于激光功率密度高，可以加工常規(guī)方法難以加工的材料，裝置簡單，工作性能好。激光化學(xué)加工是采用強聚焦的紫外光或可見光激光束，用其穿透稠密的、化學(xué)性質(zhì)活潑的基片表面的氣體或液體，有選擇地對氣體或液體進(jìn)行激發(fā)，使受激發(fā)氣體或液體與基底進(jìn)行微觀化學(xué)反應(yīng)而達(dá)到微細(xì)加工的目的。激光可以使用CO2激光、氬離子激光、ND：YAG激光、銅蒸氣激光和準(zhǔn)分子激光等。該技術(shù)主要用來加工微孔、微槽、微管道以及懸臂等微結(jié)構(gòu)。

4.激光納米制造技術(shù)的發(fā)展

微制造技術(shù)被譽為20 世紀(jì)十大關(guān)鍵技術(shù)之首。激光納米制造技術(shù)是一個前景廣闊但遠(yuǎn)未成熟的研究領(lǐng)域。目前，由于受到衍射極限的基本限制，常用激光制作小于100 nm 特征尺寸的能力仍顯不足。雖然通過近場原理并結(jié)合近場掃描光學(xué)顯微鏡以及原子力顯微鏡等先進(jìn)工具，可以將特征尺寸降低到所希望的水平，但需要認(rèn)識到這些先進(jìn)工具本身也仍處于發(fā)展的初期，特別是難以滿足對納米結(jié)構(gòu)和納米器件的大面積和高效率生產(chǎn)要求。因此，不斷突破激光納米制造的尺度極限，逐步提高加工的可重復(fù)性和效率，實現(xiàn)高精度納米結(jié)構(gòu)的制造以及大尺寸跨尺度結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的制造，仍是激光納米制造領(lǐng)域存在的主要挑戰(zhàn)。

納米材料所具有的小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子效應(yīng)以及特殊的光學(xué)、磁學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)、化學(xué)性質(zhì)，使得納米制造表現(xiàn)出許多完全不同于宏觀制造的理論、機理和方法。深入理解激光與材料在納米尺度范圍內(nèi)相互作用的機理是應(yīng)用激光納米制造新原理、新方法的基礎(chǔ)，同時也是納米制造領(lǐng)域面臨的需要進(jìn)一步研究的核心問題。隨著對激光與材料的相互作用理解的深入，許多激光與材料相互作用機理的爭議將逐步澄清、取得共識。能量的吸收、傳遞、轉(zhuǎn)化過程將得以較為全面地揭示，對制造中能量過程的掌控將更趨成熟。在此基礎(chǔ)上，研究激光納米制造的新原理、新方法、新技術(shù)和新工藝，并進(jìn)一步研究將激光與控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、外圍保護(hù)、安全系統(tǒng)等集成為完整的、功能強大的先進(jìn)納米制造系統(tǒng)，實現(xiàn)成套裝備的智能、高效、一體化制造，用于制造新產(chǎn)品，甚至形成新的產(chǎn)業(yè)，是未來激光納米制造領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。

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