利用IPG YLS4000 光纤激光器，采用激光熔覆工艺在某高强钢基体上制备了一种新型含氮Fe 基非晶复合涂层。通过X 射线衍射仪物相分析发现，在3种不同激光工艺下制备的涂层在非晶基体上出现了不同含量的晶化相，分别对3种工艺下制备的涂层与基体材料的硬度、耐磨及耐蚀性能进行了测试分析。结果表明，与基体材料相比，3种涂层的硬度、耐磨及耐蚀性均有明显提高，其中在1.5 kW 激光功率、180 mm/min扫描速度条件下制备的涂层非晶含量最高，表现出最好的性能。研究认为合适的工艺才能制备出性能优良的涂层，涂层中非晶相含量的增加能够明显改善涂层的性能。

研究了激光焊接热输入对纳米析出强化钢焊接接头熔深、显微组织及纳米力学性能的影响。利用体视显微镜和扫描电子显微镜对焊接接头的熔深、显微组织进行了分析，通过纳米压入实验对激光焊接接头各区域的纳米硬度和弹性模量进行了研究。实验结果表明：随着焊接热输入增加焊缝熔深逐渐增大，两者之间呈一元线性关系；当焊接热输入低于94 J/mm2时，焊缝为全马氏体组织；当焊接热输入超过125 J/mm2时，焊缝中出现贝氏体组织和铁素体组织；且随着热输入的增加，贝氏体和铁素体含量有所增加。随着焊接热输入的增加，焊缝区的纳米硬度逐渐降低，其原因为热输入增大致使贝氏体和铁素体的形成。焊接热输入对焊缝的弹性模量影响不明显，弹性模量在200 GPa左右。

异种材料焊接是使零部件具有多功能的有效途径, 但材料性能差异导致焊接接头效果不佳。采用300 W的Nd∶YAG脉冲激光器, 对低碳钢和奥氏体钢进行激光焊接, 研究了激光焊接接头的微观组织、显微硬度及拉伸性能的变化规律, 探讨了微观组织与力学性能之间的本质关系。结果表明, 低碳钢的微观组织是铁素体+马氏体, 奥氏体钢的微观组织是具有孪晶结构的奥氏体。低碳钢-低碳钢焊接接头焊缝区显微组织是板条马氏体, 热影响区组织是马氏体+铁素体, 焊缝区硬度是母材的1.85倍, 拉伸断裂位置位于母材; 奥氏体钢-奥氏体钢焊接接头焊缝区的显微组织是等轴状和柱状奥氏体, 无明显的热影响区, 焊缝区硬度与母材持平, 拉伸断裂位置位于焊缝, 焊接过程中孪晶的消失使奥氏体钢塑性明显降低; 低碳钢-奥氏体钢的焊接接头焊缝区显微组织与奥氏体钢自身焊接组织一致, 仅在低碳钢一侧存在明显热影响区, 焊缝硬度高于奥氏体钢母材而与低碳钢母材持平, 拉伸断裂位置位于奥氏体钢母材; 三种焊接接头拉伸断裂方式均为韧性断裂。

采用4 kW光纤激光器对厚度为4.5 mm的热轧700 MPa级纳米析出强化钢进行激光相变硬化处理, 主要研究激光功率、扫描速度对相变区组织、硬度及耐磨性的影响。结果表明, 激光相变区呈“月牙形”, 主要由三个部分组成, 由外至内依次是表面微熔区、相变硬化区和过渡区, 三个区域的组织依次分别为马氏体＋粒状贝氏体、马氏体和细小马氏体＋铁素体。激光相变硬化处理后相变硬化区和过渡区(统称“硬化层”)硬度得到提高, 平均硬度比基体提高了40～80 HV0.3。随着激光功率的增加或扫描速度的减小, 硬化层深度逐渐增加, 功率为3.5 kW时硬化层深度达到1.1 mm。当扫描速度为20 mm/s, 激光功率在2.0～3.5 kW之间时, 激光相变硬化后试样的耐磨性较基体提高了29%～44%。研究结果表明激光相变硬化可显著提高实验钢的表面硬度和耐磨性能。

激光-电弧复合焊接技术是高能束焊接领域的研究热点之一，也是厚规格(厚度大于等于5 mm)钢铁材料激光焊接的优选焊接方法。系统地介绍了国内外研究学者及企业在激光-电弧复合焊接钢铁材料方面的研究进展，并简要地阐述了新型纳米强化钢（屈服强度600~700 MPa 级）光纤激光-电弧复合焊接方面的最新研究工作，同时对厚规格钢铁材料激光-电弧复合焊接技术的研究方向进行了分析与展望。