气雾化制粉具有球形度高、松装比大和流动性好等特点，适于制备激光熔覆专用合金粉末。采用自行设计的超音速气雾化喷嘴，在热喷涂粉末Ni60的基础上调整粉末材料配比，在不同的雾化气体压力下进行气雾化实验，以获得性能优良的激光熔覆合金粉末。结果表明，当其他条件一定时，雾化气体压力越大，粉末的平均粒度越小，体积4次矩平均径和索特平均直径越小，即颗粒越细；与此同时，粉末的松装比更大，流动性更好，更能满足激光熔覆的要求。但雾化压力不能无限制地增大。经综合考虑，雾化气压取7 MPa为较优的气雾化参数。对比在雾化气压为7 MPa时制备的镍基粉末与热喷涂Ni60粉末进行相同参数的同轴送粉激光熔覆，发现自制粉末的激光熔覆层平整光滑，没有裂纹和气孔等缺陷，且熔覆层的硬度相差不大。

在钛合金(TC4)表面利用大功率半导体激光器制备镍钛表面改性层, 采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机及汽蚀装置分别分析了镍钛表面涂层的组织形貌、相结构与成分、硬度分布、耐磨损性能及抗汽蚀性能。研究结果表明, 采用合适的保护措施和激光处理工艺参数, 可获得与基体具有良好冶金结合的金属间化合物改性层; 激光合金化涂层主要由NiTi2、Al3Ti0.8V0.2组成, 与此同时镍钛合金涂层可将TC4基体的耐磨性提高8 倍, 抗汽蚀性能提高2.7 倍。

为了进一步提高模具钢表面的硬度和耐磨性能, 以Cr12MoV作为基体材料, 利用2 kW半导体激光器, 以同轴送粉的方式在其表面上熔覆高硬度的Fe基合金粉末。通过光学显微镜、X射线衍射、扫描电镜分析熔覆层的组织形貌和物相; 用显微硬度计测试熔覆层的显微硬度, 用磨损试验机进行耐磨试验。进而研究激光功率、扫描速度和送粉量等工艺参数对熔覆层组织性能的影响, 确定了最优化工艺参数。实验结果表明, 使熔覆层的硬度和耐磨性较优良的工艺参数为: 激光功率为1.2 kW, 扫描速度为720 mm/s, 送粉量为8.5 g/min。在此工艺参数下, 熔覆层无裂纹、气孔、夹渣等缺陷, 且显微硬度和耐磨性能得到显著提高, 最高硬度达921 HV0.2, 熔覆层的磨损失重仅为基体材料的25%, 明显高于基体的硬度和耐磨性, 这归因于熔覆层中存在V4C3、Cr23C6、Cr7C3等细小树枝晶。

针对镍基高温合金激光熔覆过程中覆层极易产生裂纹的问题, 在高温合金K438基体上激光熔覆Inconel 738合金粉, 研究了熔覆层的开裂机理以及裂纹控制方法。裂纹由靠近基体端的过渡层产生并扩展到熔覆层, 具有典型的沿晶特征, 裂纹的形成主要与熔覆层中的热输入和低熔共晶相有关。从减少激光熔覆层中的低熔共晶相出发, 通过优化激光熔覆工艺参数、添加适量Y2O3以及对基体进行同步冷却, 可在一定程度上减少甚至避免熔覆层裂纹的产生。

为了制备适合激光熔覆的球形合金粉末，针对传统雾化喷嘴效率不高、粉末球形度不高且易堵嘴的情况，设计出一种气流出口处为laval型，带有辅助风孔和导液管的气雾化喷嘴。对喷嘴出口处进行气流仿真并用毕托管总压法进行测速，用U型水压力计在喷嘴中心线上进行气压分布测量，进行雾化实验，最后用扫描电镜(SEM)和霍尔流量计对粉末进行分析。结果表明，与传统喷嘴相比，设计喷嘴能在出口处产生超音速气流，且雾化过程中不易堵嘴，雾化效率明显提高。而且制取的粉末有较好的粒度分布，绝大部分呈球形，有良好的流动性，符合激光熔覆的要求。

为了实现液晶玻璃基板的可控断裂切割，提出了一种液晶玻璃基板激光切割的新方法。采用Nd∶YAG 激光在液晶玻璃基板上预置初始裂纹，用CO2激光作为热源对其进行加热，并用Ar气进行冷却。分析了激光光斑尺寸和液晶玻璃基板厚度对切割的影响，并与传统机械切割进行了对比。用扫描电子显微镜检测了激光切割后切割表面及断面形貌。结果表明，运用机械切割，其基体内存在大量的微裂纹，而基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割表面光滑平直、无毛刺、基体内无微裂纹存在，切割断面影响区小于20μm，优越性明显高于机械切割。

激光切割液晶玻璃基板是一个复杂的光致热过程，在整个切割过程中温度起着至关重要的作用。运用可控断裂激光切割技术断裂液晶玻璃基板，热应力用于诱导裂纹并使材料沿着切割路径扩展开裂。为了给实际激光热应力切割以指导，减少切割过程中的盲目性，提高激光热应力切割的质量，提出了一种激光切割液晶玻璃基板的数值模拟方法。利用有限元软件ANSYS进行温度场数值计算，建立了激光切割液晶玻璃基板温度场的有限元模型。研究了激光功率和光斑直径对激光切割过程中温度场的影响，得到了温度分布与激光功率、光斑直径的关系。用数值计算结果指导切割，获得了良好的切割效果。

2kW半导体激光器和同轴送粉装置在40Cr表面进行激光熔覆铁基合金，解决易于失效的问题。通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机等对熔覆层的微观形貌、物相、显微硬度和摩擦磨损性能进行分析测试。结果表明，激光熔覆铁基合金的显微硬度提高2倍左右，平均摩擦系数和磨损量分别为基体的44％和35％。激光熔覆层中的晶粒细化和金属间化合物的形成对性能的提高起到重要作用。

在圆形光斑和矩形光斑下，采用7kWCO2激光器，对174PH不锈钢做了激光固溶的工艺实验研究。采用扫描电子显微镜（SEM）、显微硬度仪分别检测了激光处理后强化层的显微组织、显微硬度，结果表明，激光固溶层存在高密度的马氏体组织，圆光斑下的固溶层平均显微硬度为360HV0.2，矩形光斑下的为400HV0.2。气蚀实验中，圆光斑激光固溶时效后的试样气蚀累计损失量为基体的0.8倍，矩形光斑下的为0.6倍。最后讨论并分析了影响固溶强化效果的四个主要因素，激光功率、扫描速度、光束质量以及光斑几何形状。

在热作模具钢H13基体上通过激光熔覆制备出TiC/H13复合涂层，研究不同TiC含量对复合涂层抗回火（600℃）性能的影响。利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对激光熔覆涂层回火前后的组织、成分、硬度进行了对比分析和测试。TiC质量分数小于25 wt.％时，涂层与基体之间保持良好的结合，没有出现明显缺陷，当质量分数为25 wt.%时，颗粒周围出现微裂纹。能谱分析表明复合涂层中的颗粒主要成分是Ti和C。激光熔覆TiC/H13复合涂层回火处理10h和回火前对比，晶粒明显长大，随着TiC含量增加，涂层晶粒越细小，TiC弥散分布于晶界处，抑制枝晶的生长，起到细化晶粒的效果；回火20h和回火10h的对比发现晶粒长大不明显。硬度测试显示随着TiC质量分数的增加，熔覆层硬度明显增加，回火后仍保持很高的硬度。