动力电池中铝/铜高质量焊接是保证电池模块高效工作的关键，针对1050 Al/T2 Cu，采用铝上铜下的装配方式实现了蓝-红复合激光搭接焊。研究了焊接速度对试样焊接质量、金属间化合物形成、机械性能及导电性能的影响规律。结果表明：焊接速度过低，则会在焊缝中形成飞溅、熔穿孔洞等缺陷；焊接速度过高，则无法实现铝/铜之间的有效连接。通过实验发现：合适的焊接速度能使铝/铜实现良好的冶金结合，焊缝组织由α-Al、Al-Cu共晶相、θ-Al₂Cu组成；随着焊接速度的增大，焊缝组织的不均匀性加剧，化合物大量聚集在焊缝界面处。当焊接速度为60 mm/s时，抗拉强度最高达到571.5 N，接触电阻最低达到89 μΩ，裂纹源开始于两板交界处的Al₂Cu区域，扩展到底部Al固溶体和Al-Cu共晶区交界处，断裂形式为解理断裂。

采用干法转移方法制备Au电极-CuO/ZnO纳米线异质结构,通过飞秒激光辐照,基于表面等离子激元的能量局域化输入实现了异质结构的纳米连接,改善了异质结构界面的接触状态,促进了载流子传输通道的导通。辐照前后的电学测试结果表明,激光处理后p型和n型纳米线场效应管的背栅调控性能有明显提升。当栅极电压达到±20 V后,二者的电流有明显的夹止趋势。此外,基于CuO和ZnO纳米线的p型和n型场效应管特性,制备了一种p-CuO/n-ZnO纳米线半导体倒相器。结果表明,激光辐照后的倒相器具有稳定的电压调控能力,为自下而上的微纳电子器件组装提供了新思路。

以变形镁合金AZ31B为试验基材, 在其表面采用高功率CO2气体激光熔覆了Al-Si基纳米Si3N4粉末。采用金相观察、X射线衍射分析、能谱分析、硬度测试和腐蚀性能测试等手段, 研究了激光熔覆层的微观组织结构及表面性能。研究结果表明, 激光熔覆层主要由上部的树枝晶、中部呈线性排列的黑色相和下部的粗大树枝晶组成。当纳米氮化硅含量为1%时, 熔覆层主要由Al、AlN、Al9Si和Mg2Si组成。熔覆层的硬度最高达到235 HV0.05, 是镁合金基体的4～5倍。熔覆层的耐腐蚀性能得到了改善, 其腐蚀电位为－1 204 mV, 比母材提高了382 mV; 腐蚀电流密度为0.070 5 mA·cm-2, 比母材降低了约一个数量级。

We investigate the influence of environmental media on ablation rate of AISI 443 stainless steel under femtosecond (fs) laser single raster scan and multiple raster scans in air, water, and methanol. Meanwhile, the development of ablation rate with the change of fs laser-induced surface morphology in the three environmental media is comparatively studied. The results show that environmental media as well as fs laser-induced morphology control the ablation rate with the increasing number of raster scans (N). Under single raster scanning (N = 1), the ablation rate is higher in liquid than in air due to the confinement of plasma, laser-induced shockwaves, and bubble-related mechanical forces. However, under multiple raster scans, the variation in ablation rate with the increase in N in these three environmental media is complicated and is largely determined by the surface morphology induced by previous fs laser ablation. When N > 20, the ablation rate is much higher in air than in liquids due to preferential ablation caused by the formation of nanostructures-textured mound-shaped microstructures in air. Besides, the redeposition of ejected ablated materials is also an important factor that affects the ablation depth.

以AZ31B镁合金为对象，对其进行CO2气体激光表面熔凝处理，采用金相观察、X射线衍射分析、硬度测试及摩擦磨损试验等手段，研究了激光熔凝层及原始镁合金的微观组织结构及磨损性能。激光功率P＝3 300 W，扫描速度v＝360 m/s时熔凝层是由α-Mg和β-Mg17Al12组成，且熔凝层的相含量比母材多。熔凝层的微观组织以树枝晶为主，枝晶组织发生了明显的细化。由于细晶强化、固溶强化和析出强化的共同作用，熔凝层的显微硬度提高了大约2倍。原始镁合金的磨损以磨粒磨损和氧化磨损为主，而熔凝层以磨粒磨损为主，熔凝层的耐磨损性能也得到了改善。

被誉为“21世纪绿色工程材料”的镁及镁合金已成为继钢铁和铝材料之后的第三大金属工程应用材料, 但较差的硬度、耐磨损性及耐腐蚀性在一定程度上制约了它的广泛应用。采用最大输出功率5 kW的HUST-JKT5170型横流CO2气体激光器对AZ31B镁合金表面进行激光熔凝处理, 同时对熔凝层的正面和背面进行液氮极速冷却, 对该条件下的冷却速度进行计算, 并分别从显微组织、物相、显微硬度和腐蚀性能等方面对比分析了原始镁合金和极速冷却熔凝层。研究结果表明: 激光+液氮的冷却条件下, 熔化层的冷却速度v＝324.9 K/s; 熔化层冷却并凝固后没有裂纹、气孔等缺陷。微观上, 极速冷却的熔凝层的晶粒大小远小于原始镁合金, 且晶界已不明显; 与母材的过渡处微观组织呈现典型的白亮的平面晶形态, 从底部到顶部, 熔凝层的晶粒尺寸逐渐减小; 熔凝层主要由α-Mg相组成, 而β-Mg17Al12相的衍射峰强度相对于原始镁合金极大地弱化。主要受细晶强化作用, 极速冷却的熔凝层的显微硬度提高到140 HV0.05, 是原始镁合金(约50 HV0.05)的2.8倍。在质量分数为3.5%的NaCl(pH＝7)溶液中的电化学腐蚀发现, 该极速冷却条件下获得的熔凝层的腐蚀电流为3.889×10-4 A, 高于原始镁合金的1.470×10-5 A, 且腐蚀电位为-1.483 V, 低于原始镁合金的-1.438 V, 说明该极速冷速条件下熔凝层的耐腐蚀性能略差于原始镁合金。

为提高镁合金表面的耐磨性, 利用5 kW横流连续CO2激光器在AZ31B镁合金表面采用低能量密度激光能量制备了无裂纹、气孔等缺陷的熔凝层。通过光学显微镜、X射线衍射仪观察分析熔覆层的宏观形貌、微观组织和物相, 并利用显微硬度仪、磨损试验机测试熔覆层的显微硬度和耐磨性。研究结果表明: 熔覆层由α-Mg和β-Mg17Al12组成, 晶粒明显细化。采用低能量密度工艺即激光功率P＝2 kW、扫描速度v＝15 mm/s、激光能量密度E＝ 26 J/mm2时, 晶粒细化程度和β-Mg17Al12强化相综合强化效果最好, 即显微硬度最高, 为50 HV0.05～79 HV0.05比基体提高了13.64%～64.58%; 耐磨性改善程度最好, 磨损量是原始镁合金的40%, 耐磨性提高60%。说明采用低能量密度且高功率快速扫描的工艺可以获得显微硬度和耐磨性改善程度最高的激光熔凝层。

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, 为了将纳米材料的优异性能应用到镁合金表面改性当中, 利用横流 CO2激光器在 AZ31B镁合金基体上制备了 Al-Si合金粉末垣5%纳米 SiC粉末复合涂层, 采用光学显微镜、扫描电子显微镜观察了熔覆层的显微组织并分析了微区成分分布情况, 激光熔覆层与基体结合良好, 熔覆层的显微组织具有明显的结构特征, 出现了大量的十字架结构。X射线衍射结果表明, 激光熔覆层的组成相主要为 Mg2Si、Mg2C3、Mg17Al12、Al3.21Si0.47等。利用显微硬度仪进行了硬度测试, 由于在激光熔覆过程中新形成的化合物起到了强化作用, 熔覆层的最高显微硬度可达 216 HV0.2, 是基体的 3倍多。

采用固体脉冲NdYAG激光器，对AZ31B镁合金进行了液氮极端冷却条件下的表面熔凝试验，并与在空气中冷却的熔凝层和原始镁合金进行了对比。结果表明，液氮冷却熔凝层的晶粒比空气冷却熔凝层晶粒更加细小。液氮冷却熔凝层的显微硬度达到70~77 HV0.05，明显高于原始镁合金的显微硬度(约55 HV0.05)，且高于空气冷却熔凝层的60~67 HV0.05。磨损试验表明，液氮冷却熔凝层的磨损量为1×10-3 g，小于空气冷却熔凝层的2×10-3 g，说明液氮冷却条件更有利于镁合金表面耐磨性能的提高。在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学极化曲线测试结果表明，液氮冷却熔凝层和空气冷却熔凝层的腐蚀电位较原始镁合金分别降低了22 mV和29 mV，阳极腐蚀电流密度分别提高了1倍和2倍，说明激光熔凝使镁合金的耐腐蚀性能有所降低。

为提高AZ31B镁合金表面的耐磨性，利用5 kW横流连续CO2激光器，配制了质量比为61的Al-Si/Al2O3-TiO2复合粉，在AZ31B镁合金表面进行了激光熔覆试验研究。通过光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）仪、能谱分析仪（EDS）分析了熔覆层的组织、界面结合及成分分布情况，并利用显微硬度仪、磨损试验机测试了熔覆层的表面性能。结果表明，激光熔覆复合涂层与基体达到了良好的冶金结合，结合界面清晰可见，XRD结果表明复合涂层由Mg17Al12、Al3Mg2、Mg2Si、Al2O3、TiO2 5种化合物组成；复合涂层最高硬度达245 HV0.05，比基体（50 HV0.05）提高了约4倍；由于陶瓷颗粒的镶嵌和镁铝金属间化合物的综合作用使得复合涂层的磨损性能也得到明显提高，磨损量比原始镁合金减少了81.4%。