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
相关的。要得到平整、性能优良的改性层必须综合优化这些参量，使之达到最佳组合。５．２激光改性过程中裂纹产生机理及控制
钛合金激光表面改性是快速熔化和凝固的冶金过程，在激光处理过程中存在复杂的传热、传质、对流、扩散、相变等物理和化学现象。在改性层表面和改性层与基体的过渡区极易产生裂纹，裂纹等内部缺陷严重影响了改性层的质量。因此，激光改性过程中裂纹产生机理成为了各国科研工作者的研究热点，许多学者提出了激光改性过程中裂纹控制方法，主要有优化激光改性工艺参量、调整改性层材料、用添加剂对激光改性层进行改性、在激光改性过程中对钛合金基体进行预热缓冷以及在激光改性过程中引入超声振激光熔覆过程中动等措施。陈畅源等［４１］的研究表明：
引入超声振动，可以改善液态熔池的流动性，使气泡快速逸出，组织分布更加均匀；凝固过程施加超声振动，可以将正在长大的枝晶打碎，并使其分散到熔体的各个部位形成均匀分布的小晶核。超声振动还可以使液体更容易向树枝结晶间的孔隙补充，有利于减少缩孔，部分消除拉应力产生的根源，从而减少重熔层裂纹。超声波在熔池中的空化及搅拌作用能使熔池各处温度均匀化，改善了熔池的凝固状态，减少了残余热应力和开裂敏感性。５．３复合激光表面改性技术
在单一激光表面改性技术发展的同时，综合运用两种或多种表面改性技术的复合激光表面改性技术有了迅速的发展。复合激光表面改性技术不仅能提高钛合金的表面性能，而且也能改善改性层的表面形貌，降低裂纹的生成。ＧｏｌｂｅｅｉｗｓｋｉＭ等［４２］采用辉光等离子氮化加激光重熔处理在钛合金基体上制备了含有ＴｉＮ和Ｔｉ２Ｎ的复合梯度涂层，使得钛合金表面性能大为改善。ＹｉｌｂａｓＢ．Ｓ．等
［４３，４４］
本课题组在这方面开展了一些尝试，最初以纳米Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ为填料进行激光重熔改性等离子喷涂陶瓷涂层研究，经纳米粒子激光重熔改性后，陶瓷涂层致密化程度明显提高，硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能也
４６］
得到了明显的改善［４５，。最近又对激光烧结纳米陶瓷
团聚体粉末进行了研究，结果表明：在一定的激光烧结参量条件下，可以获得一定比例的纳米颗粒烧结熔化后重结晶得到的基体相和未完全熔化的纳米团聚颗粒嵌入相组成的特殊两相结构的纳米结构改性层［４７］，其中Ｆ图３为相应的激光烧结试样横截面组织形貌，区（ｆｕｌｌｙｍｅｌｔｅｄｒｅｇｉｏｎ）表示由纳米颗粒完全熔化后重结晶得到的基体相，Ｐ区（ｐａｒｔｉａｌｌｙｍｅｌｔｅｄｒｅｇｉｏｎ）表示未完全熔化的纳米颗粒嵌入相，经过激光烧结的高温作用后，未完全熔化的纳米颗粒有所长大但仍保持在纳米尺度，同时致密性与原纳米团聚体粉末相比有所提高。
图３激光烧结纳米团聚体粉末横截面形貌
与常规陶瓷涂层相比，等离子喷涂纳米结构涂层在强度、韧性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲劳等方面会有显著改善，且部分涂层可以同时具有上述多种性能，但等离子喷涂工艺特点决定了涂层具有典型的层状结构，致密性不高，结合力不是很强，限制了其应用范围。为了进一步提高等离子喷涂纳米复合陶瓷涂层的性能，作者采用激光重熔工艺对等离子喷涂纳米陶瓷涂层进行处理，研究了激光重熔对涂层微观组织和性能的影响。为了使重熔后的陶瓷涂层保留一定的纳米结构组织，同时也可减少重熔层裂纹等缺陷，采用了相对较低的激光功率和能量密度进行重熔。结果表明，等离子喷涂纳米陶瓷涂层由纳米颗粒完全熔化区和部分熔化区两部分组成，仍然具有等离子喷涂态的典型层状结构。由于受到激光功率、能量密度、激光作用区温度场分布、陶瓷材料导热系数和涂层厚度等因
对激光氮化处理的钛
合金采用ＰＶＤ技术沉积ＴｉＮ后发现，形成的ＴｉＮ膜层与钛基体的结合强度和剪切强度较仅采用ＰＶＤ技术制备的膜层明显提高。
制备纳米改性层５．４与纳米技术相结合，
纳米材料由于其结构的特殊性，具有一般材料难以获得的优异性能，为钛合金激光表面改性层性能的提高提供了有利的条件。将纳米粉体与激光表面改性技术相结合，在钛合金表面制备含有纳米结构的表面复合改性层，可改变钛合金表面的力学、物理和化学性能，赋予钛合金表面新的功能，达到材料表面改性与功能化相结合的目的。
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