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基于人们对激光与金属材料相互作用理解的深入，激光淬火、激光重熔、激光熔覆、激光合金化、激光冲击强化等激光表面加工技术被开发和应用。它们常用于在金属材料或工件表面组装与基底呈冶金结 合的强化层，提升金属材料或工件的表面耐磨性、抗蚀性、耐热性和抗疲劳等性能。对检索到文献的统计显示，国别为中国的文献共 3277 篇，而排在第二位的美国只有 1491 篇;按署名作者发表论文数量排序，前十位中有五位是中国科学家。显然，我国在激光熔覆技术开发和应用研究上，投入的人力和物力远超其他国家，必将为激光熔覆的技术创新和工业生产应用形成深厚的技术基础和生产经验积累。基于激光表面加工技术的高分子材料激光烧结成形技术和钛合金激光增材制造技术在 2011 年和2012年先后获得国家技术发明奖项，是在激光材料加工研究领域投入的初步成果，也表明我国已经由激光研究与应用大国，迈向了激光研究与应用强国，由单纯的激光加工科研开发投入阶段，进入激光加工科学研究与生产应用并重的阶段。本文对激光表面加工技术进行了概述。
1 激光表面加工技术的特点
以激光光斑为能量源的激光表面强化技术，相对其他表面强化技术，存在如下显著特点[1-2]：
（1）相对于电镀或化学镀，激光表面加工以粉体为原料，粉体成分与配比的灵活性大，对环境无污染，涂层中增强相的选择性大，含量易调控，不存在镀液配比复杂、工艺要求高、有毒有害等问题。而且激光涂层的冶金结合比电镀层更为牢靠。
（2）相对于热喷涂，等离子体喷涂等喷涂技术，激光表面加工过程的噪音低，涂层无孔隙，对基底的热输入小;为了提高和改善镀层或喷涂层的组织和性能，近年来对镀层和喷涂层进行激光熔覆或重熔的工艺，也受到了研究人员的开发和应用。
（3）相对于溅射、电子束、离子注入等其他现代先进表面制造和强化技术，激光表面加工不需要真空，对前置材料的要求低、工艺简单、效率高、成本低、适合现场加工等优点显著。
2 激光表面强化技术的分类
Verezub 对激光表面加工技术进行了总结[4]，如图 1 所示。A1、A2、B1、B2、B3 的含义见文献[4]，另外，C1 对应激光重熔涂层、激光热处理涂层、激光冲击强化涂层等;C2 对应激光熔覆涂层;C2+ 对应激光立体制造或叠加涂层;C3 对应激光合金化涂层等;C4 对应外加增强颗粒的激光熔覆涂层;C5 对应自生增强相的激光熔覆涂层、激光合金化涂层等。
2.1 激光相变硬化
激光相变硬化热处理是用激光束照射工件表面，迅速将工件表面温度提高到奥氏体转变温度以上、熔点以下的范围之内。通过激光束的快速移动，被加热的部位与工件内部进行快速的热交换，工件表面的冷却速度极快，因此马氏体转化在高度受扼的形态下进行，得到的是极细的形变马氏体组织，同时马氏体含碳量更高，残余奥氏体的位错密度极高，进而激光淬火层硬度也比常规淬火提高15%～20%，相应地材料的疲劳强度和耐磨性显著提高。
2.2 激光重熔
激光重熔是不添加任何合金元素，用激光束辐射材料表面，使一定深度的材料表面快速熔化和凝固，以达到改善材料表面组织，调整材料表面性能的目的。因此，激光重熔特别地适合铸铁、铸铝、铸镁和铸铜等铸造合金的表面强化[1-2]。激光重熔后组织与原始态组织差异显著，显微硬度和耐磨性都有了明显提升。此外，激光重熔可改善材料的热疲劳性能。
2.3 激光合金化
激光束按一定的速度辐射，使材料表面快速熔凝（熔化深度 0.1～2 mm），如果在材料表面熔化形成熔池的同時，加入合金元素或者强化粒子，使其熔入熔池或在熔池中按一定规律分布，从而可在材料表面获得以合金相或陶瓷颗粒增强的精细铸态组织层，以提高材料的表面耐磨性或抗蚀性，称为激光合金化[1-2]。
2.4 与激光重熔相比，激光合金化在表面层重熔的
同时，加入了合金化元素或强化粒子，加入方法有预置覆层法和同步供粉 / 丝法。同步供粉又分为离轴供粉，同轴单束送粉和同轴多束送粉。
在激光合金化过程中，激光熔池的主体是熔融的基底材料，外加合金元素一般以固相的方式加入熔池中，溶解并反应合成合金相。近年来，将氮气作为合金元素，以气相的方式加入激光熔池，进行合金化的激光氮化技术的研究和开发，也已成为激光表面强化技术的一个研究热点。
其他表面激光加工技术
除了上述激光表面加工技术之外，激光表面微加工 / 毛化、激光表面成形、激光表面清洁（除污除锈等）、激光冲孔等工艺技术也在快速发展之中。激光微加工除了光刻技术之外，通过激光表面加工形成特定的凹凸或沟槽等形态，可调控材料表面的摩擦性能，或影响表面流体的行为。热塑性变形加工是人们常用的材料成形技术，激光表面成形是应用激光束对材料特定区域快速加热和冷却，使材料在热应力的作用下局部塑性变形，从而达到成形的目的。激光清洗一般采用高峰值功率的脉冲激光照射清洗部位，清洗部位材料与激光束交互作用，因温度急剧升高而发生膨松、气化、热冲击与热振动、声波震碎等一系列变化，最终使得表面的锈蚀或污染物与基体脱离，同时以不损坏工件为前提。
1 激光表面加工技术的特点
以激光光斑为能量源的激光表面强化技术，相对其他表面强化技术，存在如下显著特点[1-2]：
（1）相对于电镀或化学镀，激光表面加工以粉体为原料，粉体成分与配比的灵活性大，对环境无污染，涂层中增强相的选择性大，含量易调控，不存在镀液配比复杂、工艺要求高、有毒有害等问题。而且激光涂层的冶金结合比电镀层更为牢靠。
（2）相对于热喷涂，等离子体喷涂等喷涂技术，激光表面加工过程的噪音低，涂层无孔隙，对基底的热输入小;为了提高和改善镀层或喷涂层的组织和性能，近年来对镀层和喷涂层进行激光熔覆或重熔的工艺，也受到了研究人员的开发和应用。
（3）相对于溅射、电子束、离子注入等其他现代先进表面制造和强化技术，激光表面加工不需要真空，对前置材料的要求低、工艺简单、效率高、成本低、适合现场加工等优点显著。
2 激光表面强化技术的分类
Verezub 对激光表面加工技术进行了总结[4]，如图 1 所示。A1、A2、B1、B2、B3 的含义见文献[4]，另外，C1 对应激光重熔涂层、激光热处理涂层、激光冲击强化涂层等;C2 对应激光熔覆涂层;C2+ 对应激光立体制造或叠加涂层;C3 对应激光合金化涂层等;C4 对应外加增强颗粒的激光熔覆涂层;C5 对应自生增强相的激光熔覆涂层、激光合金化涂层等。
2.1 激光相变硬化
激光相变硬化热处理是用激光束照射工件表面，迅速将工件表面温度提高到奥氏体转变温度以上、熔点以下的范围之内。通过激光束的快速移动，被加热的部位与工件内部进行快速的热交换，工件表面的冷却速度极快，因此马氏体转化在高度受扼的形态下进行，得到的是极细的形变马氏体组织，同时马氏体含碳量更高，残余奥氏体的位错密度极高，进而激光淬火层硬度也比常规淬火提高15%～20%，相应地材料的疲劳强度和耐磨性显著提高。
2.2 激光重熔
激光重熔是不添加任何合金元素，用激光束辐射材料表面，使一定深度的材料表面快速熔化和凝固，以达到改善材料表面组织，调整材料表面性能的目的。因此，激光重熔特别地适合铸铁、铸铝、铸镁和铸铜等铸造合金的表面强化[1-2]。激光重熔后组织与原始态组织差异显著，显微硬度和耐磨性都有了明显提升。此外，激光重熔可改善材料的热疲劳性能。
2.3 激光合金化
激光束按一定的速度辐射，使材料表面快速熔凝（熔化深度 0.1～2 mm），如果在材料表面熔化形成熔池的同時，加入合金元素或者强化粒子，使其熔入熔池或在熔池中按一定规律分布，从而可在材料表面获得以合金相或陶瓷颗粒增强的精细铸态组织层，以提高材料的表面耐磨性或抗蚀性，称为激光合金化[1-2]。
2.4 与激光重熔相比，激光合金化在表面层重熔的
同时，加入了合金化元素或强化粒子，加入方法有预置覆层法和同步供粉 / 丝法。同步供粉又分为离轴供粉，同轴单束送粉和同轴多束送粉。
在激光合金化过程中，激光熔池的主体是熔融的基底材料，外加合金元素一般以固相的方式加入熔池中，溶解并反应合成合金相。近年来，将氮气作为合金元素，以气相的方式加入激光熔池，进行合金化的激光氮化技术的研究和开发，也已成为激光表面强化技术的一个研究热点。
其他表面激光加工技术
除了上述激光表面加工技术之外，激光表面微加工 / 毛化、激光表面成形、激光表面清洁（除污除锈等）、激光冲孔等工艺技术也在快速发展之中。激光微加工除了光刻技术之外，通过激光表面加工形成特定的凹凸或沟槽等形态，可调控材料表面的摩擦性能，或影响表面流体的行为。热塑性变形加工是人们常用的材料成形技术，激光表面成形是应用激光束对材料特定区域快速加热和冷却，使材料在热应力的作用下局部塑性变形，从而达到成形的目的。激光清洗一般采用高峰值功率的脉冲激光照射清洗部位，清洗部位材料与激光束交互作用，因温度急剧升高而发生膨松、气化、热冲击与热振动、声波震碎等一系列变化，最终使得表面的锈蚀或污染物与基体脱离，同时以不损坏工件为前提。