采用光纤激光器对316L不锈钢表面进行熔凝处理，研究了熔凝层微观组织演变及其摩擦学性能。结果表明：通过激光熔凝可在316L不锈钢表面获得冶金质量良好、无孔隙裂纹、厚度为500 μm的熔凝层。与原始试样相比，激光熔凝处理使其表层从顶部至底部依次形成等轴晶、树枝晶与柱状晶的梯度细化组织，显微硬度提高约73.9%，摩擦因数降低约37.8%，磨损量降低约38.5%，磨损机制从磨粒磨损与黏着磨损转为轻微的磨粒磨损，表明其耐磨损性能经激光熔凝处理后得到明显提升。

采用激光微织构技术，在钛合金表面上制备了圆形微凹坑，采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机考察了微织构试样在常温和高温下的摩擦学性能，通过对摩擦系数、磨损量、磨痕三维轮廓和磨痕形貌的分析，探讨了高温环境对微织构试样耐磨性能和磨损机理的影响。结果表明：激光微织构试样在常温和高温磨损环境下的摩擦学性能均优于钛合金基体；在高温磨损条件下，微织构试样表现出更低的摩擦系数（0.27）、更小的磨损量（1.26 mg）以及更窄更浅的磨痕轮廓；微织构试样的磨损机制从常温下的磨粒磨损和轻微氧化磨损转为高温下的严重氧化磨损。由于微凹坑的磨屑收集特性及微织构表面在摩擦载荷的作用下可形成连续致密的光滑摩擦氧化物层，因此微织构试样表现出更好的高温耐磨性能。

采用激光熔覆技术在GCr15轴承钢基体上制备了钴基合金涂层，对涂层进行了微观组织、显微硬度以及不同载荷下的干摩擦磨损试验研究。结果表明：从熔覆层底部至顶部显微组织分别以平面晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶形态分布；由于合金元素的固溶强化、碳化物硬质相的弥散强化与显微组织的细晶强化，涂层的平均显微硬度较GCr15轴承钢提高约1.36倍；随外加载荷的增加，激光熔覆层的平均摩擦系数呈下降趋势，从0.342降至0.261，且波动幅度逐步减小，而磨损率逐渐增大至27.93×10^-2 mm³·N^-1·m^-1，不同载荷下的涂层呈现不同磨损机制，在150 N的载荷下，涂层以磨粒磨损和轻微氧化磨损为主，随着载荷增加到300 N时，涂层以氧化磨损和粘着磨损为主，当载荷达到450 N时，由于形成了稳定氧化釉质层与加工硬化层，涂层的磨损形式以微切削和强塑性变形为主，磨损表面光滑平整。

应用光纤激光器在GCr15轴承钢表面激光熔覆制备钴基合金涂层，运用正交试验研究激光功率、扫描速度与送粉率等工艺参数对熔覆层稀释率的影响，通过极差分析确定影响稀释率的关键因素，基于正交试验结果采用RBF神经网络建立激光工艺参数与熔覆层稀释率之间的预测模型，并用测试样本对网络进行检验。结果表明：对稀释率影响最显著的因素为送粉率，由于粉末熔化存在所需能量阈值和“热屏蔽”效应，稀释率并非随着激光功率和送粉率的增大而一直增大或减小，而是存在波动现象；随着扫描速度的增大，稀释率不断变小，稀释率的变化由各熔覆工艺参数交互作用决定。经过试验数据训练后的RBF神经网络模型可以实现对不同激光工艺参数下制备的钴基涂层稀释率进行预测，预测值和试验测得值之间的相对误差都在6%以内，具有较高的预测能力。

为了提高H13钢表面耐磨性能, 采用激光熔覆技术在H13钢表面制备NiCr/Cr3C2复合涂层。首先通过扫描电子显微镜和显微硬度计对涂层显微组织与硬度进行测试分析; 随后对涂层与H13钢基体进行室温干滑动摩擦磨损试验, 并根据涂层的磨损形貌、磨损失重、摩擦系数曲线展开分析, 探究涂层的耐磨性能及其磨损机制。研究结果表明: 涂层微观组织主要由枝晶、柱状晶及胞状柱状晶组成, 涂层整体的显微硬度大于基体, 其平均显微硬度是基体的2.5倍; 在相同磨损工况下, 涂层的耐磨性明显优于基体, 其中涂层和基材的平均摩擦系数分别为0.488 3和0.678 7, 基材的平均磨损量为涂层的3.6倍。H13钢基体的磨损机制为混合粘着与磨粒磨损, 而涂层为轻微磨粒磨损与疲劳磨损, 表明在H13钢表面激光熔覆NiCr/Cr3C2合金粉末涂层可以显著提高其耐磨性能。

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al₂O₃增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al₂O₃陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明: Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al₂O₃可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al₂O₃陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe₃Al及(Al, Fe)₄Cr金属间化合物,起到增加Al₂O₃陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al₂O₃陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al₂O₃陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。

在激光熔覆制备钴基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750 ℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr₂O₃及CoCr₂O₄尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl ^-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。

采用超声振动辅助激光熔覆工艺, 在GCr15轴承钢表面制备了钴基合金涂层, 在750 ℃/100 h条件下分析了试样的微观结构和高温氧化行为。结果表明：超声振动并未改变熔覆层的相组成, 只是在近表层形成了更加均匀细小的等轴晶组织。涂层经100 h高温氧化后遵循抛物线氧化规律。相比于传统的激光熔覆涂层, 超声振动辅助激光熔覆涂层表面形成的氧化膜更加细小致密, 且无明显的氧化破裂和剥落缺陷, 同时伴随大量高温稳定性好的CoCr2O4尖晶石相生成, 氧化增重与氧化速率常数分别减小了19.2%和50.8%, 涂层的抗高温氧化性能进一步提升。

将磁场引入激光焊接系统中, 开展了DC51D+AZ镀锌钢和6061铝合金的激光对接焊试验和焊接试样的拉伸试验, 研究了交变磁场对焊缝成形、气孔缺陷、断口形貌、金属间化合物与焊缝力学性能的影响。结果表明, 添加磁场后,焊缝抗拉强度得到提高; 磁场搅拌能改善焊缝的形貌, 减少焊缝中气孔的数量, 细化针状FeAl3相, 抑制脆性Fe/Al化合物的生长, 从而有效提高焊缝的力学性能。

在AISI 4140基体上采用预置材料激光熔敷的方法制备了镍石墨烯立方氮化硼(Ni-Graphene-CBN)复合材料涂层。X射线衍射(XRD)和Raman测试证明了石墨烯和CBN存在于所制备的涂层材料中。扫描电镜(SEM)图片给出了所制备的复合材料涂层的表面和断面形貌。进行了复合材料涂层的纳米机械性能和耐磨性的测试。测试结果表明: 随着CBN含量的增加,复合涂层的硬度及弹性模量相应提高,分别由4.3 GPa提高到6.2 GPa和101 GPa提高到140 GPa; 同时其耐磨性也有明显改善，6% CBN含量的涂层摩擦系数由基体材料的0.2降低到0.15，最大磨损量降到基体磨损量的一半。