为了改善铁基合金自熔性粉末在激光熔覆工艺下所制备涂层的质量。在铁基合金自熔性粉末里加入不同质量配比的单晶硅粉, 并采用Nd:YAG激光加工系统制备不同的铁基合金熔覆涂层。通过检测和测量得到各涂层的宏观图像、显微图像、EDS图谱和硬度。结果表明: Si元素可以有效提高熔覆涂层的硬度, 但过高的Si元素也会造成熔池流动性过大, 无法形成良好的熔覆涂层。当质量配比为20∶1时, 涂层硬度可达66 HRC, 但其涂层厚度不均匀, 与基材结合不够良好; 而当质量配比为40∶1时, 所制备的铁基激光熔覆涂层具有较高硬度, 同时其涂层质量也较为良好。此研究对于钢材激光熔覆铁基合金涂层具有指导意义。

为提升深松铲的使用寿命,在TC4钛合金板表面进行激光熔覆实验, 以钴基合金粉末与不同质量分数的AZ91D镁合金混合粉末为熔覆材料, 采用Nd: YAG激光加工系统。通过观察熔覆层宏观形貌、检测显微组织和显微硬度, 分析不同质量比例的镁钴合金对熔覆层形貌、显微硬度等影响, 并用晶格结构理论分析了熔覆层结构机理。试验得知, 当镁钴合金粉末的质量比例为1∶300时, 取得良好的熔覆效果。结果表明: 涂层与基体形成冶金结合, 熔覆层显微硬度最高可达862.2 HV, 可以提升深松铲的使用寿命。

为了改善收割机割刀等薄壁件在激光熔覆提升性能时容易产生形变的状况，采用Nd∶YAG激光加工系统在Hilbert分形式、轮廓偏置式和光栅式的3种不同的扫描路径下分别制备不同的铁基合金熔覆涂层，并取得了基材形变量和熔池深度等相关数据。结果表明，轮廓偏置式扫描路径在中心处的熔池深度最大，为0.75mm，且试样形变量达到了0.30mm；激光熔覆过程中熔池与其附近区域的温度梯度和基材形变量有着正相关的关系，熔池深度越大，温度越高，不同区域之间的温度梯度越大，产生的热应力越大，进而形变的倾向也会越大；光栅式扫描路径熔池深度随时间递增，温度梯度较小，故对基材的形变倾向较弱，且所制备的熔覆涂层质量较好，是适合于薄壁件激光熔覆的扫描路径。此研究对薄壁件激光熔覆具有指导意义。

通过在钛合金表面激光熔覆镁钴合金, 从而解决钛合金在航天航空领域中材料表面磨损以及材料减震性能不足等问题。分别对激光功率以及镁钴混合比例进行对比实验, 并对实验结果进行检测分析。实验结果表明, 激光功率为235.2 W, 镁钴混合比例为1∶300时, 熔覆效果最为理想。对该条件下的实验样品进行电镜扫描表征和EDS元素分析谱图可知, 钛合金在进行激光熔覆后, 基体中的Ti元素和熔覆层中的Co、Mg元素相互渗透, 且元素在基体和熔覆层中均匀分布。进一步检测结果表明, 熔覆材料完全熔覆到基体表面, 熔覆层中的Co和Mg元素浓度都得到了一定程度的提升。

激光中心温度探测是激光领域的一个重要课题, 直接影响着激光在工程技术中的应用。利用XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光加工系统, 照射厚钢板, 得到钢板的熔化图。通过显微镜测量熔斑的直径, 从而计算液态钢的凝固时间。根据激光温度的扩散原理, 建立理想条件下钢板的热传导方程, 模拟出钢板的温度演化规律。结合凝固时间, 推导了XL-800WF光纤传输多功能脉冲激光中心温度的理论值。

为了获得准确的刀口角度, 采用倾角传感器与激光相结合的方法, 设计并制作了一套刀剪的刀口角检测装置。通过实际检测验证, 方案可行, 具有实际应用价值。同时, 该装置具有非接触性、适时性、误差小及测量的角度准确等优点。