一、选题背景及意义
    钛及钛合金的比强度高，耐腐蚀性能好，在航天航空和石油化工等工业部门广泛用作结构材料，但其缺点是表面硬度低，耐磨性能差，当用作滑动部件（如阀及导杆、活塞销和连杆轴等）时，易与对磨材料发生粘着磨损，在还原性酸中耐腐蚀性能低，从而严重地限制了其应用范围。因此在实际应用中必须先对其进行表面改性处理，用以提高其耐磨性和耐蚀性能。
    二、国内外研究现状
    为了使钛及钛合金能拥有更广泛的应用领域，国内外学者作了大量的研究工作，其中主要是采用表面强化技术（如化学热处理、高能束热处理等），在其表面形成氮化层，碳化层和硼化层等硬质相。具体的化学热处理方法有渗氮、渗碳、渗氧、渗硼等。而利用高能激光束、电子束和离子束进行表面改性处理技术是近期发展起来的，它包括激光表面固态相变强化处理、熔凝处理、激光表面合金化、离子注入和离子束混合。本课题就如何利用激光束进行纯钛的表面渗氮处理进行了实验和研究。
    三、试验方法与内容
    实验方法：
    激光表面改性处理是将激光照射到金属表面上，一部分散射，另一部分被金属吸收变换成热能，使金属表面温度迅速上升。停止照射，则表面温度迅速下降。金属表面受热情况依赖于它接受的功率密度，即依赖于激光功率，聚焦光斑大小，工件移动速度和材料表面吸收系数。表面改性处理分为相变硬化处理，表面熔凝处理和表面合金化三种。据资料显示，钛及钛合金经固态相变硬化处理或熔凝处理并不容易产生高硬度的表面层。在学校现有设备条件下，本课题就表面合金化进行研究，激光氮化处理就是使熔凝过程在氮气气氛中进行，从而在钛表面上发生合金化作用，生成表面改性层。从而达到实验目的。
    实验内容：
    采用不同的激光工艺参数对钛（钛合金）表面进行气体氮化，从中得出激光合金化工艺参数对合金化层性能的影响。利用电子扫描电镜、电子探针、透射电镜、X射线衍射仪和磨损试验机等分析测定合金化层中的组织形貌、物相结构。和抗磨、耐蚀和耐热等性能。
    3．1试验材料及试样准备
    3.1.1 基体材料
    基体材料为纯钛，试样做成长条状，根据实验安排分别标为1-4号。
    3.1.2 试样的制备
    经初步磨平、清洗、吹干后，对试样进行分组激光处理，再磨制成金相试样进行观察分析。
    3．2实验设备与器材
    本实验所采用的激光器是横流式CO2连续激光器。最大功率为1500W，功率连续可调。其组成部分有：激光发生器、光学系统、工作台、介质传输系统和冷却系统，如图2所示。其中激光发生器作用就是利用CO2受激发后产生的激光作为试验试验所需的激光源。光学系统是指从激光发生器的输出窗口到工件表面之间的光学元件组成的装置，它的作用是对光束进行传输、整形、聚焦以及功率检测，同时也可通过可见光同轴瞄准，找准被加工的工件部位。工作台就是工件的支撑台，用于固定工件并使之按要求相对于静止的激光束作相对运动，完成激光束在工件表面的扫描过程。冷却系统包括用循环水对激光器的冷却和用氩气对镜头聚光镜片的冷却两部分。介质传输系统包括用作保护气氛的氩气传送装置。