激光表面改性用于材料表面熔覆及合金化時(shí)，覆層在缺陷、致密度、晶粒度、與基體結(jié)合力等方面與傳統(tǒng)熱噴涂相比有了明顯改善，再加上激光加工的高柔性、高效率、低消耗、無污染及易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制等這些“光加工”特點(diǎn)，使之具有很強(qiáng)競爭力。但由于迄今采用的涂覆材料大多為傳統(tǒng)的熱噴涂用Fe，Ni，Co基合金粉體，顆粒粗細(xì)以“目”計(jì)算，使得激光高能量密度的作用未充分發(fā)揮，激光熔覆層或合金化層的開裂敏感性仍然是困擾國內(nèi)外研究者的一個(gè)難題，也是工程應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化的障礙。

　　近年來納米材料及其應(yīng)用技術(shù)獲得了引人注目的發(fā)展。由納米材料的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：納米微粒的熔點(diǎn)、開始燒結(jié)溫度和晶化溫度比常規(guī)粉體低很多，由于顆粒小，納米微粒表面能高，比表面原子數(shù)多，這些表面原子近鄰配位不全，活性大，而且納米微粒體積遠(yuǎn)小于普通粒徑材料，因此納米粒子熔化時(shí)所增加的內(nèi)能小得多，這就使納米微粒熔點(diǎn)急劇下降。此外由于納米結(jié)構(gòu)材料中有大量界面，這些界面為原子提供了短程擴(kuò)散途徑，因此納米材料的固溶擴(kuò)散能力提高。增強(qiáng)的擴(kuò)散能力產(chǎn)生的第一個(gè)結(jié)果是納米材料的熔凝溫度大大降低，此時(shí)納米粒子高的界

　　面能成為原子運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，有利于界面中的孔洞收縮達(dá)到致密化。另外，納米粒子可作為異質(zhì)形核的核心，細(xì)化一次結(jié)晶組織及改變凝固組織的形態(tài)等。由上述納米材料的特征效應(yīng)，應(yīng)該可以預(yù)見在激光熔覆及合金化中添加適量的納米材料有可能突破開裂瓶頸，而且納米顆粒優(yōu)異的性能有可能進(jìn)一步改善激光熔覆合金化層的服役性能。國內(nèi)外文獻(xiàn)資料及專利查詢結(jié)果表明，目前，激光熔覆納米復(fù)合涂層的報(bào)道不多見，且主要集中于研究納米粒子對復(fù)合涂層組織的影響及耐磨性能或腐蝕性能的影響，尚未見激光熔覆涂層中納米抗裂的研究或應(yīng)用的報(bào)道。

　　激光表面改性中嫁接納米材料及納米技術(shù)的另一個(gè)重要研究結(jié)果是激光的納米氧化物吸收涂料。在上海市納米專項(xiàng)資助下，合作研制了對CO2激光吸收率高達(dá)約94%的納米氧化物吸收涂料。在一般激光表面工程的實(shí)施過程中，金屬表面對CO2激光反射率高達(dá)70%故需在待處理表面涂敷一層吸光涂料，但目前國內(nèi)外吸光涂料均不理想，其中“黑化”涂料在激光處理高溫下吸收率僅約44%。而且大多在激光輻照時(shí)有反噴、污染等。研制成功的納米氧化物涂料克服了上述缺點(diǎn)，對促進(jìn)激光表面改性的發(fā)展有重要作用。