为了改善55号钢在传统淬火过程中的不足，笔者采用连续高功率光纤激光器作为热源进行辐照，以期使55号钢表面获得更好的组织和更高的表面硬度。利用单一变量原则获得了不同功率下的激光重熔与激光淬火工艺参数，研究了两者对55号钢微观组织和硬度的影响。结果表明：激光重熔比激光淬火具有更好的硬化效果。在保证试样表面平整的前提下，淬火试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为446~520 HV、621~709 μm，而重熔试样获得的表面硬度和硬化层深度分别为480~613 HV、709~813 μm。通过分析硬化层的微观组织、物相、元素组成，发现这主要归因于重熔试样的硬化层中具有比淬火试样更多的马氏体、更均匀致密的微观组织以及更少的未熔碳化物。本研究结果为55号钢表面激光硬化提供了参考。

对激光熔注过程进行了多物理场仿真, 分析了电磁复合场参数对熔池内部流场、温度场和颗粒分布的影响规律, 并通过实验进行了验证。结果表明, 电磁复合场的施加可抑制熔池流速, 但对其温度场的分布无明显影响。当施加与重力同向的定向洛伦兹力时, 大部分增强颗粒集中在熔注层上层区域; 反之, 大部分增强颗粒集中在下层区域。

采用Ti+TiB2P、粗TiB2P与细TiB2P分别作为预置层，运用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面原位合成TiB短纤维增强钛基复合涂层，并通过X射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析TiB短纤维的体积分数与长径比。结果表明，涂层主要由TiB短纤维和TiB2P组成。当采用Ti+TiB2P作为预置层时，涂层中TiB短纤维的长径比随着Ti含量的增加而减小；当采用粗TiB2P作为预置层时，涂层中较难形成较大体积分数的TiB短纤维；当采用细TiB2P作为预置层时，涂层中可同时形成较高体积分数与较大长径比的TiB短纤维。结合涂层中TiB短纤维的变化规律，探讨了形成机理。

为了进一步提高激光原位熔覆层的质量，利用激光重熔方法对TC4钛合金表面激光原位熔覆层进行了处理。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和显微硬度计分别对比研究了熔层的显微组织、相分布和显微硬度。结果表明，适当工艺参数的激光重熔处理可以消除位于原位熔覆层底部的大气孔，可以使熔层中的陶瓷相分布更均匀，从而提高熔层的组织致密性；激光重熔处理后熔层硬度值的梯度变化减弱，熔层的平均显微硬度与质量的稳定性均得到提高。