基于纳秒激光烧蚀试验，采用三维共聚焦显微镜对GCr15钢表面点织构形貌进行了定量表征和分析，探讨了激光能量密度对纳秒激光烧蚀GCr15钢表面点织构形状、几何尺寸和结构稳定性的影响规律。结果表明：随着激光能量密度的增加，GCr15钢表面点织构形貌结构先由凹坑变为凸起，再由凸起变为凹坑，最后变为不规则结构；点织构几何尺寸误差随激光能量密度的变化，在不同阶段呈现不同的规律；点织构形貌结构稳定性随着激光能量密度的增加，呈先减小再增大的变化趋势，当激光能量密度由54.585 W·mm^-2增加至363.977 W·mm^-2时，形貌平均误差先由3.16%降至2.08%，再增加至8.16%。研究结果为激光烧蚀GCr15钢表面点织构形貌的控制提供了参考。

为研究激光喷丸强化对医用Ti6Al4V合金表面耐生物腐蚀性能的影响, 对Ti6Al4V合金试样表面进行激光喷丸强化处理; 然后选用动电位极化曲线测试法研究了激光喷丸前后试样的电化学腐蚀性能, 采用扫描电子显微镜观察腐蚀试样的表面形貌并进行能谱分析。结果表明, 在测试参数范围内, 激光喷丸强化试样的自腐蚀电位正移, 腐蚀倾向降低; 钝化电流密度降低, 钝化区电位范围增大, 钝化性能更稳定; 击穿电位正移, 点蚀敏感性降低; 自腐蚀电流密度减小, 腐蚀速率降低。与未处理试样相比, 自腐蚀电位最大正移了0.209 V, 钝化电流密度最大降低了2个数量级, 钝化区电位范围最大增幅为86.90%, 击穿电位最大增幅为88.31%, 自腐蚀电流密度最大降低了81.75%。激光喷丸强化处理可有效改善医用Ti6Al4V合金表面的耐生物腐蚀性能。

为了预测多点激光微冲击成形情况，采用ABAQUS软件建立多点激光微冲击成形的有限元模型，并对模拟结果进行实验验证；在此基础上，研究工艺参数对激光微冲击成形的影响规律。结果表明：多点激光微冲击成形数值模拟有效地展示了激光冲击区域的三维变形特征，并且特征路径上表面形貌分布与实验结果吻合。板材最大变形量随激光能量、搭接率和光斑直径的变化规律，与实验结果一致，证实采用数值模拟的方法能有效的预测多点激光冲击成形特征，为多点激光微冲击工艺研究提供指导。

为了探索CO2激光对聚酰胺材料的热效应融化机理, 在常温下, 利用低功率CO2激光对聚酰胺PA12进行定位和扫描辐照融化实验, 通过光学显微镜和扫描电镜(SEM)观察形貌特征, 以及X射线衍射仪(XRD)分析微观结构, 研究激光参数和辐照方式对融化特征的影响。实验发现, 在光斑直径2 mm时, 激光功率＜1 W试样融化不明显, 激光功率＞3 W热分解显著, 激光功率密度0.32 W/mm2是试样融化阈值; 激光定位辐照获得固体试样的浅表层融化, 当激光扫描辐照时, 试样融化深度随激光功率和扫描次数的增大而加深直至完全融化; 试样融化后的结晶度有明显提高。实验结果和理论研究相吻合, 这对于利用CO2激光进行聚酰胺材料的微成型加工有指导意义。

激光微冲击成形(μLSF)是利用微尺度脉冲激光和材料相互作用产生高幅冲击波压力实现材料微小塑性变形的技术，其综合了激光成形、冲击强化和塑性成形等技术的优点，通过控制激光工艺参数和合理的路径规划获得所需的微观几何形状和表面质量，具有良好的柔性，在材料微塑加工领域具有显著的技术优势。在介绍激光微冲击成形技术原理和特点的基础上，分析了微尺度激光冲击成形中的压力模型、本构模型及其工艺方法，讨论了激光微冲击成形中涉及的关键技术，综述了激光微冲击成形表面的质量及相关性能的研究现状，指出当前激光微冲击成形研究中存在的问题，并对今后的研究做了展望。

为了研究多点激光微喷丸对表面形貌的影响，采用实验方法测试了激光微喷丸处理后纯铜材料的表面形貌，对不同工艺参数条件下的处理表面进行了分析，给出了合理的表征方式，探讨了主要工艺参数对表面形貌的影响规律。结果表明，激光微喷丸后表面粗糙度增加；激光脉冲能量和搭接率是影响表面轮廓以及轮廓支承长度率的主要因素；通过对多点激光微喷丸强化纯铜表面形貌的分析和合理表征，为工艺参数的选择和表面质量的有效控制提供理论指导。

为了保证高质量的微尺度激光喷丸强化(μLSP)，建立了恰当的数值模拟分析模型，并对模拟中的一些关键技术问题进行了研究和处理。通过对比模拟得到的残余应力场表征值与工艺参数计算所得数据，找出了影响微尺度激光喷丸诱导残余应力场的表征值的关键参数。利用基于响应面的Box-Behnken优化方法进行实验设计，提取各组激光工艺参数下的残余应力表征值进行数据处理，确定各因素以及相关因素的交互作用对残余应力表征值的影响，建立了激光工艺参数与平均表面残余应力的二次回归模型，并对模型的合理性进行了验证，在此基础上确定了最佳激光工艺参数组合。

为研究不同激光喷丸(LSP)工艺参数对强化效果的影响，以ISIGHT软件为平台，结合数值模拟软件ANSYS建立了激光喷丸参数化文件。采用多岛遗传算法对激光工艺参数进行优化，获得一组最佳参数组合。探讨了不同峰值压力及光斑半径对残余应力场及塑性变形的影响，结合实验对优化后激光参数下的塑性变形结果进行了验证。结果表明：模拟结果和实验结果一致性较好，所设计的优化方法可行，对今后的研究具有指导意义。

采用直径为300 μm的激光光斑对TiN涂层表面进行微尺度激光喷丸强化处理以进一步提高TiN涂层的表面性能。利用光学轮廓仪和纳米力学测试系统测量了不同激光工艺参数作用下TiN涂层喷丸区域的表面形貌、纳米硬度及弹性模量分布。结果表明，喷丸区域形成的圆锥形凹坑最大深度约为12 μm，纳米硬度和弹性模量在喷丸中心处变化最大，并在一定范围内随着激光能量的增大而增大，当激光能量为250 mJ时，两者最大，分别达到5021 GPa和4028 GPa，与初始状态相比分别提高了140%和439%。

采用纳米压痕技术对纯铜试样进行了力学性能测试，包括纳米硬度和弹性模量。结果表明，激光微喷丸强化区域的纳米硬度和弹性模量比未喷丸区域高，最高值分别是未喷丸区域的4.21倍和2.39倍。探讨了喷丸区域的纳米硬度和弹性模量的变化规律，分析了主要影响因素和强化机理。通过纳米压痕技术对材料表面力学性能的合理表征，为激光微喷丸强化过程中的工艺参数选择和表面质量的有效控制提供理论指导。