为了在不影响柱状晶组织的前提下改善DZ17G定向凝固合金的力学性能, 采用微激光冲击强化方法进行表面处理, 通过X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和显微硬度计, 测试分析微激光冲击对DZ17G定向凝固合金表面完整性的影响。试验结果表明：在水下无吸收保护层微激光冲击处理后, 合金表面发生了烧蚀、熔融, 1次冲击后形成光滑熔融区, 但随着冲击次数增加而形成了大量微小烧蚀孔洞和难熔颗粒; 表层组织仍由γ和γ′两相组成, 柱状晶内形成了高密度位错和位错缠结, 但未发生晶粒细化; 硬度在深度上呈梯度分布, 冲击1次后硬化层深度仅为100 μm, 表面硬度值达到503 HV, 提高了22.7%, 而且硬度值和硬化层深度都随着冲击次数增加而增大。

采用激光冲击强化的方法改善了316L不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能，分析了焊接接头表层的微观结构和残余应力分布。结果表明，激光冲击强化使焊接接头表层残余拉应力显著减小，提高了焊接接头的电极电位，阻碍了腐蚀介质向材料的扩散；同时，激光冲击强化细化了基体晶粒，形成了大量的滑移带和变形孪晶组织，延缓了应力腐蚀裂纹的扩展，增强了316L不锈钢焊接接头的耐腐蚀性能。

激光冲击强化是一种有效提高材料疲劳强度的表面处理技术。针对K24镍基高温合金模拟叶片特点, 文中提出采用无保护层激光冲击强化进行表面处理。同时采用X射线衍射、显微硬度计表征了不同参数冲击下材料截面残余应力和显微硬度变化规律, 并利用高周振动疲劳试验验证其强化效果。结果表明: 无保护层激光冲击强化处理后在材料表层形成一定数值的残余压应力, 冲击1、3、5次后表面残余应力分别为-428、-595、-675 MPa, 影响深度分别约为110、150、160 μm; 显微硬度冲击一次后提升了29.2%, 影响深度约为60 μm。采用不等应力冲击后K24镍基合金模拟叶片疲劳强度由原始试件的282 MPa提高到327 MPa, 提高了16%。

采用激光冲击强化改善304不锈钢耐磨性能。利用电子背散射衍射(EBSD)、显微硬度和球磨实验分析了激光冲击前后试样的微观组织和性能, 探讨了激光冲击对其磨损性能的影响机理。结果表明, 激光冲击304不锈钢后, 其比磨损率下降, 显微硬度从200 HV提高到260 HV。这是由于激光冲击强化304不锈钢使得材料表层晶粒碎化和大量亚结构形成, 同时诱发马氏体相变的共同作用下, 提高了304不锈钢的显微硬度, 改善了其耐磨性能。

应用激光冲击强化对纯铜表面进行处理改善其耐磨性能。采用球磨实验分析了激光冲击强化前后的耐磨性能,利用X-射线衍射仪和电子背散射衍射技术对表层的相结构和晶粒形态分布进行了分析,并对耐磨性能提高机理进行了讨论。结果表明,纯铜经激光冲击强化后其比磨损率降低了19.5%,同时由于表面粗糙度增大,使得初期摩擦系数增加,但随着摩擦周数的增加,激光冲击强化作用明显,摩擦系数下降。这是由于激光冲击强化在纯铜中引入大量细化晶粒、孪晶和亚结构,阻碍了位错的运动,增强了变形抗力,从而提高了材料的耐磨性能。

利用ABAQUS有限元软件进行了单个圆形高斯光斑的激光冲击强化数值模拟,分析材料表面光斑中心区域形成的“残余应力洞”现象,并通过分析材料的动态力学响应特征揭示了“残余应力洞”的形成机制。结果表明：在冲击波加载时,光斑边界处会产生很强的剪切应力,形成向四周传播的表面稀疏波和向材料内部传播的剪切波。当稀疏波同时传播到光斑中心,发生相遇、汇聚,使材料产生急剧的上下位移过程,造成冲击波加载塑性变形后的二次塑性变形。二次塑性变形中形成了较大的剪切塑性应变,并降低了冲击波加载阶段产生的轴向和径向塑性应变,使残余压应力降低,从而形成“残余应力洞”。

对TC11钛合金标准疲劳试件进行激光喷丸处理，利用高周振动疲劳试验验证强化效果，通过断口观察分析疲劳机理，再从微观组织、残余应力和显微硬度等方面分析激光喷丸提高TC11钛合金疲劳性能的强化机制。试验结果表明，强化后疲劳试件的疲劳极限由483 MPa提高到593 MPa；强化试件的裂纹源位于次表层深0.2 mm处，平坦区扩大，快速扩展区产生大量二次裂纹和排列紧密的疲劳条带。表层发生较高程度细化，形成尺寸为40~80 nm的纳米晶；并引入高数值残余压应力，表面残余应力达-591.5 MPa，其塑性变形层深度达1 mm，且表面硬度提高19%。TC11钛合金标准疲劳试件强化后疲劳强度提高主要是因为高程度组织细化和高数值残余压应力的综合作用，进而阻碍裂纹萌生和降低扩展速率。

提出了1Cr11Ni2W2MoV不锈钢激光冲击强化(LSP)后渗铝提高材料疲劳性能的工艺方法，采用振动疲劳试验方法研究了激光冲击强化后渗铝处理对材料疲劳性能的影响，并与激光冲击强化、渗铝状态进行了对比分析，实验结果表明，激光冲击强化后渗铝工艺方法显著提高材料的疲劳寿命。采用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)分析研究了激光冲击强化后渗铝对材料微观组织的影响，讨论了这种工艺方法对材料性能提高的机理。结果表明，激光冲击强化后渗铝工艺增加了渗铝层厚度，但不影响其渗铝层的性能，同时使1Cr11Ni2W2MoV不锈钢基体表面晶粒呈梯度分布，从而提高了试样疲劳寿命。