钛合金密度小, 比强度高, 具有良好的耐蚀性、 疲劳抗力, 广泛应用于航空航天、 国防、 汽车、 医疗等领域。然而, 钛合金摩擦系数高、 对粘着磨损和微动磨损非常敏感、 耐磨性差及高温抗氧化性差等缺点, 制约了它的应用。表面改性技术, 尤其是激光表面改性技术为这一问题的解决提供了一条有效的途径, 综述了国内外钛合金激光表面改性技术的研究现状, 主要介绍了激光熔覆、 激光合金化和激光熔凝技术及其在钛合金表面
Ｌ
氮化后置于２ｍｏｌ／Ｌ的ＨＣｌ溶液中进行腐蚀实验表明，电位极化电流较原始试样大为降低。而ＭａｎＨ．Ｃ．等
［３０，３１］
激光与光电子学进展
ａｓｅｒ＆ＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＰｒｏｇｒｅｓｓ
高的原因是熔区微观结构由单相ａ组织转变成针状马氏体组织。
则将激光氮化的纯钛和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ合金置于
３．５％ＮａＣｌ溶液中进行抗点蚀行为的实验，结果表明形成的氮化层较纯钛及钛合金的点蚀抗力提高了１２倍。
田永生等［３２￣３４］在钛合金表面分别进行了碳、氮、硼合金化，合金化层的硬变为１１００￣１３００ＨＶ０．１，明显高于纯钛（约３５０ＨＶ０．１）和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ（约４０５ＨＶ０．１）。磨损实验表明，合金化层的磨损抗力是基体的３￣４倍。当采用碳－氮－硼或ＴｉＣ，ＴｉＮ等合金粉末复合合金化后，试样的表层硬度可达１６００￣１７００ＨＶ０．１，磨损抗力高于基体５倍以上。合金化层的磨损表面较为平整，形成的沟槽较浅，未发生粘着磨损，而基体的磨损表面粗糙，存在较深的沟槽，并呈现粘着磨损。经稀士处理后，其耐磨性能得到进一步提高。邵德春等［３５］采用在适Ａｌ＋Ｎｂ对Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ进行激光表面合金化处理，当的工艺参量下，得到了ＴｉＡｌ３＋ＴｉＡｌ＋少量Ａｌ的合金激光化层，在９００℃空气介质中的氧化实验结果表明，合金化层在氧化时能够形成致密、连续的ａ－Ａｌ２Ｏ３保护膜层，对基体起到了良好的抗氧化保护作用。
５存在的主要问题及当前研究热点
虽然现阶段钛合金激光表面改性技术已获得了较为广泛的应用，但其在工艺方面还有很多问题有待
４０］
于解决。首先就是激光表面改性裂纹问题［３９，，另外激
光处理工艺结果的可重复性，尤其是采用陶瓷粉末进行激光合金化和激光熔覆处理结果的可重复性较差也是一个主要问题［３９］。为了进一步提高钛合金激光表面改性层的性能，各国研究人员采取了很多措施。５．１激光表面改性过程中工艺参量优化
激光表面改性工艺参量主要包括激光功率、光斑尺寸、扫描速度、搭接率、激光束能量分布等，它们对改性层的质量均有影响。
激光束的能量分布由激光束的模型来描述，主要高包括高斯模型、多模型、矩形型和凹顶型４种模型。斯光束最适合切割和焊接应用，而不太适用于激光表面改性。它倾向于使基体深处发生气化和熔融，多道激光改性时，在改性层搭接处容易产生塌陷、孔隙等严重缺陷。相反，多模、凹顶和矩形构型的激光更适合于表面改性，这些构型的激光可保证改性过程具有更高的覆盖率和均匀的熔深，特别是矩形型光束多道改性时，由于光斑尺寸较大，搭接少，而且在搭接处无严重缺陷，是最常用的激光表面改性激光束模型。
在激光表面改性的过程中，光斑尺寸是影响改性层质量的重要参量。它与激光的功率密度有着密切的关系，当激光器的输出功率一定时，激光的功率密度与光斑尺寸成反比。激光表面改性处理时，将试样置于光束的焦点内，以减少激光在介质中传输过程的能量损失，有利于试样获得更高的能量。对在不同功率和不同光斑尺寸下的激光改性层宽度与深度进行观察表明，激光的输出功率一定时，随着光斑尺寸的增大，改性层的宽度将增大，深度将减少。当改性层深度能满足要求的前提下，激光改性时改性层的宽度越宽越好，而在实际的改性过程中必须对激光改性层的质量进行综合考虑，选择合适的改性宽度和深度。
扫描速率决定了熔池孕育和存在的时间。扫描速率越高，要求激光功率越高，材料受激光作用时间越短。随着扫描速度的增加，激光能量来不及传递到材料内部，熔池寿命变短，气体来不及排出，导致孔洞增加，并且改性层裂纹倾向严重。同样，激光功率也存在一个最佳范围。这些工艺参量不是相互独立而是密切
４激光熔凝
激光熔凝是指利用高能密度的激光束扫描工件的表面，使表面一薄层熔化并在极快的冷却速度下凝固。激光熔凝可以在金属材料表面获得高硬度、高耐磨性和高温性能的改性层；同时可使零件的心部仍保持较好的韧性，使零件具有耐蚀性好、冲击韧性高、疲劳强度高的特点。激光熔凝是局部快速凝固非平衡物理冶金过程，该方法具有功率密度高、工件变形小、工艺简单等特点，特别是激光熔凝的凝固界面的温度梯凝固速度高达每秒数米，可以获度可高达１０３Ｋ／ｍｍ，
得超细组织和结构，因此近年来激光熔凝技术在金属
３７］
表面改性技术方面得到了广泛应用［３６，，在钛合金表
面也已有所应用［３８］。
ＳｕｎＺ等［３８］研究了激光熔凝对纯钛板的抗腐蚀性和点蚀电位的影响。钛基板和激光熔凝钛板的动电位分析表明，钛基板受到明显的腐蚀，而激光熔凝钛板则没有这种现象，即激光熔凝钛板的抗蚀性增加了。电化学阻抗测定结果表明，经激光熔凝后的纯钛板的电阻较钛基板更大一些。由于电阻与腐蚀率呈反比关系，所以，激光熔凝纯钛的腐蚀率比钛基板的更低，抗蚀性提高了。研究表明：激光熔凝后试样腐蚀性能提
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