Лазерная обработка поверхности (LST) использует интенсивную тепловую энергию лазерного луча для модификации, легирования и покрытия поверхности материалов подложки. В LST могут быть достигнуты очень высокие скорости охлаждения 104-106 °C/с. Такая высокая скорость охлаждения ограничивает возможности сегрегации в случае многокомпонентных систем. Кроме того, очень узкая зона термического воздействия (HAZ) и простая автоматизация делают его пригодным для крупномасштабного промышленного производства. LST зависит от многих технологических параметров, таких как мощность лазера, скорость сканирования, фокусное расстояние, размер пятна, температура подложки и тип материала. Для обеспечения хорошего качества поверхности необходим правильный выбор технологических параметров. Из-за неправильного выбора параметров могут возникнуть поры и трещины. Были разработаны многослойные высокоэнтропийные теплозащитные покрытия с использованием LST с хорошим сцеплением с подложками.
Металлы и их сплавы являются одним из средств реализации нашего воображения. С изменением необходимости меняется и их полезность. Сегодня промышленности требуются материалы, которые могут удовлетворить требования сложных рынков. В наш век миниатюризации нам требуются материалы, которые могут стать основой для новых технологий. Разработаны усовершенствованные биоматериалы для костей и зубных протезов с критическими свойствами поверхности. Доказано, что эти материалы работают лучше, чем доступные материалы. Были исследованы искусственные кости из Mg и их сплавов. Кстати, лазерная наплавка в Москве доступна для заказа на страницах специализированного сайта.
Это может ограничить необходимость повторных операций в случае имплантатов. В атомной промышленности были предложены материалы, которые могут ограничивать вредное излучение, оставаясь при этом нейтральными. Такие материалы могут улучшить условия труда работников атомной промышленности и могут ограничить утечки радиации при длительном использовании. Хром десятилетиями использовался в качестве упрочняющего и антикоррозионного агента. В последние годы появилось несколько статей, в которых обсуждается влияние хрома на здоровье. Было обнаружено, что небольшое количество хрома может быть вероятной причиной рака. Следовательно, сообщалось об альтернативных материалах, обладающих свойствами, подобными хромовым покрытиям. В попытке повысить эффективность электростанций были испытаны лопатки турбин, которые могут выдерживать высокие нагрузки. Эти материалы могут помочь увеличить пределы возможностей силовых установок, самолетов и других двигательных установок. Стремление к постоянно расширяющимся горизонтам развития знаний о материалах и свойствах поверхности стало необходимым.
Для большинства современных применений требуются превосходные свойства поверхности, такие как высокая твердость, прочность, износостойкость, коррозионная стойкость, стойкость к окислению при высоких температурах, а также улучшенные магнитные и химические свойства. Все эти свойства могут быть учтены и развиты путем модификации поверхности компонентов. Существует множество методов модификации поверхности. Некоторые из этих методов представляют собой термохимические покрытия (азотирование, науглероживание, цианирование и др.), электроосаждение, безэлектродное осаждение, напыляемые покрытия (пламенное напыление, термическое напыление, плазменное напыление и т.д.), физическое осаждение из паровой фазы (PVD), химическое осаждение из паровой фазы (CVD), лазерная модификация поверхности (LSM) и т.д. Эти разнообразные методы взаимно образуют отрасль, называемую поверхностной инженерией.
Все эти методы модификации поверхности имеют определенные преимущества и недостатки. В таблице 1 перечислены некоторые из желаемых характеристик и соответствующее поведение, наблюдаемое при различных процессах. Для получения прецизионных покрытий из термочувствительных и многокомпонентных материалов обычно используется лазерная обработка материала. Благодаря локализованному нагреву и быстрой скорости затвердевания уменьшаются возможности термических искажений и сегрегации. Кроме того, высокая плотность энергии приводит к плавлению практически любого металла. Лазерный луч с высокой плотностью энергии обеспечивает высокое разбавление и хорошую прочность сцепления, а также может быть создана зона с очень низким тепловым воздействием. Другие методы обычно страдают по тем или иным причинам. Кроме того, высокая повторяемость и управляемость делают этот метод подходящим для промышленных стандартов.