激光定向能量沉积（LDED）是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化（LSP）为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复；然后利用LSP后处理强化LDED修复层，以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明：随着LDED激光功率增大，H13钢修复层的晶粒逐渐细化，渗碳体溶解，耐磨性提升；LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化，显著降低LDED修复试样的摩擦因数，进一步提升其耐磨性。最后，笔者系统揭示了LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化（晶粒细化和渗碳体溶解）及其增强修复层耐磨性的机制。

以WC为强化相颗粒,在AISI H13热作模具钢表面制备了纯铁基合金熔覆层和WC质量分数为3%、6%、9%铁基合金熔覆层。在优化工艺参数的基础上,研究了熔覆层中的WC分布以及熔覆层的组织形貌、物相和磨损行为。结果表明:熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合,熔覆层组织主要由枝晶和共晶组成;加入WC颗粒后,其周围区域出现了组织细化现象;熔覆层因硬质相而获得了更高的硬度,且其耐磨损性能相比于基体有明显提升;当WC质量分数为3%、6%、9%时,熔覆层的硬度和耐磨性能比铁基熔覆层有较大提升;熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损,并伴有不同程度的黏着磨损;随着WC质量分数的增大,熔覆层的氧化磨损程度逐渐加深。

采用高能激光束对H62黄铜进行单层和三层激光冲击强化(LSP),研究激光冲击前后微观组织、截面显微硬度以及表面粗糙度的变化,发现激光冲击明显细化了H62黄铜的晶粒,形成纳米结构层,并增加了其显微硬度和表面粗糙度,且显微硬度和表面粗糙度随冲击层数的增加而增大。利用UMT-2摩擦磨损实验机分别对原始试样、LSP试样进行摩擦磨损实验,分析了三种试样的摩擦系数、磨损率和磨痕形貌差异,发现在相同的摩擦条件下,LSP试样的摩擦系数和磨损率均比原始试样小,且随着冲击层数从单层增加到三层,摩擦系数和磨损量变得更小,表明LSP能够提高H62黄铜的耐磨性,多层LSP对H62黄铜耐磨性的提升效果更佳。激光冲击后,试样的磨损机制由以剥层磨损为主转变为以磨粒磨损为主。

利用激光冲击强化技术对AM50镁合金进行了表面处理, 研究了试样在NaCl溶液中的抗应力腐蚀性能和断口形貌的变化, 并对断口进行了成分分析; 研究了激光冲击层数和氯离子浓度对AM50镁合金耐腐蚀性的影响。结果表明, 大面积激光冲击强化处理的AM50镁合金表面产生了残余压应力, 表层晶粒得到细化, AM50镁合金的抗应力腐蚀性能得到改善。AM50镁合金的抗应力腐蚀性能随激光冲击层数的增加而增强, 但随氯离子浓度的增大而减弱。

采用ABAQUS有限元分析软件, 建立了一种“焊接+激光冲击强化(LSP)”应力分布模型, 研究了不同能量LSP对316L不锈钢氩弧焊焊缝区域应力分布及应变的影响。研究结果表明, 由该模型模拟得到的残余应力分布与试验结果一致。LSP在焊缝区域表面诱导出残余压应力层, 消除了焊接热影响引起的残余拉应力; 随着激光脉冲能量的增大, 激光冲击诱导的残余压应力以及压应力层厚度增加, 但增加幅度减小; 焊接件表面应变峰值随着激光脉冲能量的增加而增大。

研究了激光冲击强化(LSP)对316L不锈钢熔覆层表面显微硬度、残余应力以及微观结构的影响。结果表明, LSP后熔覆层表面的显微硬度和残余应力得到明显改善; 微观结构发生明显变化, 晶粒由柱状晶转变为等轴晶, 晶粒得到细化; 熔覆层自腐蚀电流密度降低, 材料耐腐蚀性得到提高。

对激光冲击强化（LSP）TA2工业纯钛拉伸试样在不同温度条件下的断口进行表征和分析，考察了温度对断口特征形貌和拉伸性能的影响。结果表明，在相同温度下，LSP后的试样比未处理试样的拉伸断口颈缩现象明显，且塑性更好。随着温度的逐渐升高，断裂形式从脆性断裂变为混合断裂、最后变为韧性断裂。

采用激光冲击强化(LSP)处理方法研究了激光冲击强化对AM50铸造镁合金深度方向的晶粒结构、显微硬度和残余应力的影响。结果表明，经过单次冲击强化后， 合金表层的显微硬度值、残余压应力值均有明显改善;在冲击强化层，原始粗晶明显细化，表层显微硬度值提高了19%，残余压应力达到-225 MPa，且显微硬度提高区、晶粒细化层及残余压应力层的深度明显增大；当冲击次数增加到2次时，显微硬度、晶粒尺寸和残余应力得到进一步改善。

激光喷丸扫描路径前进方向对金属板料大面积激光喷丸效果有着直接的影响。通过ABAQUAS 有限元软件建立拉伸试样残余应力三维分析模型，研究了激光喷丸扫描路径前进方向对AM50 镁合金拉伸试样残余应力场的影响，以及双面同时冲击与双面间隔冲击之间的差异。结果表明，激光喷丸前进方向对残余应力均匀和一致性有决定性影响，并且双面激光同时冲击较双面激光间隔冲击有更好的效果。

激光冲击强化利用离子体力学效应在金属表面形成较深的残余压应力层，细化表层晶粒，大幅度提高金属抗疲劳、抗磨损和抗腐蚀等机械性能。目前现有实验手段很难获取超高应变速率下塑性变形过程中微观结构演变的动态过程。本文采用LAMMPS 软件对在2×107 s-1应变率，15 ns的加载时间，300 K 温度下的多晶铜塑性变形行为进行分子动力学模拟，获得超高应变速率力学效应下多晶铜塑性变形微观结构的演变过程。超高应变率下力学效应作用下，形变孪晶是中层错能金属亚微米晶粒细化的主要变形方式。