将Ti-48Al-2Cr-2Nb合金粉和铌粉进行机械混合,然后采用激光增材制造工艺成功制备出γ-TiAl合金样品,研究了激光功率、扫描速率和送粉量对沉积成形的影响规律,分析了沉积层的显微组织、相组成、断口形貌及沉积层的硬度分布。研究结果表明:随着激光功率增大,沉积层宽和层高均增大;随着扫描速率增大,沉积层宽和层高均减小;随着送粉量增大,沉积层的宽度增大,沉积层的高度基本不变;最佳工艺参数下得到的沉积试样成形良好,无冶金缺陷存在,沉积层由大量γ相和少量α₂相组成;沿沉积试样Z方向的室温压缩屈服强度为905 MPa,抗压强度为1542 MPa,压缩率14.7%,抗拉强度为425 MPa,断后伸长率为3.3%;压缩试样和拉伸试样的断口均为准解理断口。

利用光纤激光研究了环形激光束的形成原理，并利用环形激光束实现了高分子材料的超高速焊接。试验结果表明，随着准直镜焦距的增加，环形激光束的外径不变，内径减小，环形激光束的光环宽度增加；随着第一枚圆锥透镜和第二枚圆锥透镜的间距L12增加，环形激光束的内径和外径同时增加，而环形激光束的光环宽度几乎不变；通过准直镜、第一枚圆锥透镜及第二枚圆锥透镜的同轴性调节，可获得能量密度分布均匀的环形激光束；利用外部直径为54 mm、内部直径为47 mm 及宽度为3.5 mm 的环形激光束，对厚度为(2+1) mm 的高分子材料搭接接头实现了超高速焊接。当试验压力为100 N，激光输出功率为800 W，焊接时间为0.6 s 时，高分子材料焊接接头拉伸剪切性能与母材相同，其拉伸剪切断口位于母材(TPV-弹性体)上。

为了提高低碳钢表面的耐磨性能，采用CO2激光堆焊系统，将Co基合金与WC混合粉末(WC的质量分数为0~0.47)用单道堆焊于低碳钢表面。利用X射线衍射仪、能谱分析仪、扫描电子显微镜、激光显微镜、维氏硬度计和耐磨试验机对单道堆焊层的相结构、显微组织、维氏硬度、耐磨性和裂纹敏感性进行了比较分析。结果表明，这种堆焊方法的堆焊层均为亚共晶组织，且未分解WC弥散分散在Co基合金的基体上; 堆焊层的维氏硬度均随WC含量的增加而增加。该方法具有较低的裂纹敏感性。

采用光纤耦合半导体激光器(LDF4000-40)组成的焊接系统，研究了其在汽车制造领域对不等厚(厚度t=0.7/1.4 mm)镀锌钢板的焊接性能。试验结果表明，与CO2激光焊接相比，光纤耦合半导体激光焊接过程更加稳定，焊缝成型美观且更易控制，焊接速度得到大幅提高；镀锌钢板焊接接头的拉伸强度和延伸率满足汽车行业的标准要求，且断裂位置在母材上；镀锌钢板焊缝金属由铁素体和部分珠光体组成，焊缝金属硬度相比于母材提高50%；在同等激光输出功率条件下，光纤耦合半导体激光与CO2激光比较，其焊接速度提高1.2 倍以上。

为了拓展半导体激光器在激光加工领域的应用范围，使其能够应用到厚板金属材料的焊接中，采用了Laserline 公司研制的LDF4000-40 光纤耦合半导体激光焊接系统，研究了其厚板SUS304 奥氏体不锈钢的焊接性能。实验结果表明，其厚板SUS304 奥氏体不锈钢焊接过程中完全能够形成匙孔效应，具有较强的穿透能力；相比于同等工作条件下的光纤激光，其焊接熔深有所减小，而焊接熔宽有所增加；焊缝成型及焊接过程稳定性要优于光纤激光，飞溅量明显小于光纤激光。由此证实了光纤耦合半导体激光器完全可以用于厚板金属材料的焊接。

采用 2.0 kW六轴机器人光纤激光切割系统，研究了切割工艺参数对厚度 6 mm的碳钢板的切口宽度、切口倾斜角度、切口表面粗糙度及切口微观状态的影响规律。研究结果表明，该系统的最佳切割工艺参数为切割速度约2.0 m/min、辅助气体压力 14.7 N/cm2、聚焦镜焦距 f=200 mm、激光光斑直径 0.3 mm、离焦量范围 +4~+5 mm、切割喷嘴直径 0.8 mm。在最佳切割工艺参数下，切口宽度 0.5~0.6 mm，切口倾斜角度 0.2°~0.5°，切口表面挂渣很少，切割时切面的顶部和底部呈现不同的平整度而分成两个不同的部分，底部温度较高，氧化速度领先切割速度的差距大于顶部，所以平整度较差。与 CO2激光切割相比，光纤激光切割的切口表面粗糙度略小，切割功率效率提高 2.6倍。

为了比较光纤激光及CO2激光焊接特性，采用2 kW 光纤激光器及2.4 kW CO2激光器对590 MPa 高强钢板进行焊接试验，通过改变离焦量及焊接速度等焊接参数，研究了两种焊接方法的熔深变化情况。结果表明，当焊接速度和输出功率相同时，光纤激光与CO2激光焊接相比可获得更大的熔深；在负离焦条件下，离焦量在焦深以内时可使熔深增大；功率一定时，熔深随着焊接速度的增加而减小，但是CO2激光焊接的熔深减小比率大于光纤激光焊接。

采用窄间隙全固态光纤激光填充热丝焊接方法取代了以往的窄间隙非熔化极气体保护焊(TIG)填充热丝焊接方法，焊接板厚为20 mm、材质为SUS304奥氏体不锈钢。初步确定适合于窄间隙激光填充热丝焊接的坡口形式和焊接工艺参数；通过试验，研究分析焊缝金属组织中气孔和结晶裂纹产生的原因;调整工艺参数,在优化后的最佳工艺参数下，获得了热影响区域小、表面成形性好、无焊接缺陷的焊接接头；焊缝金属为细小的奥氏体柱状晶，与母材形成良好的连接；焊接变形小，满足了焊接变形要求；焊缝金属的显微硬度略高于母材，拉伸性能和弯曲性能均满足试验要求，获得了力学性能良好的焊接接头。

采用光纤激光器和同轴送粉系统在SUS304不锈钢表面制备出钴基合金(Stellite-6)与碳化钒(VC)混合粉末的激光熔覆层。试验中分别采用每层成分不变的多层熔覆工艺(普通熔覆工艺)和每层成分变化的功能梯度熔覆工艺，对比研究了两种熔覆工艺方法的熔覆层裂纹敏感性、组织特征和性能。结果表明，功能梯度熔覆层与普通熔覆层相比较，在成分、组织和性能基本相同的情况下，裂纹敏感性低，能有效地防止裂纹出现；另外，Stellite-6与VC混合合金粉末熔覆层的显微组织根据VC含量的不同，可以分为亚共晶组织和过共晶组织。