利用输出波长为1064 nm的钕玻璃YAG激光器，对固溶处理304 奥氏体不锈钢进行了激光冲击表面改性实验，用透电子显微镜、扫描电子显微镜分析技术和硬度测试方法分析了激光冲击表面改性组织的热致回归现象及其对力学性能的影响。实验结果表明，晶内形变微结构是激光冲击表面改性的主要强化机制，在固溶处理304 奥氏体不锈钢中主要表现为晶粒内部的层错与不全位错、位错网络与位错胞以及形变孪晶等。在高温再加热作用下，激光冲击诱导的微结构将发生回归，表现为层错消失、位错密度降低、孪晶退化等，表面硬度也随之恢复到基体硬度值。同时还观察到在内应力调整过程中形变孪晶的微损伤。固溶处理304奥氏体不锈钢激光冲击表面改性组织的热致回归系数约为0.35。

用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的调Q钕玻璃激光器对TA2工业纯钛板料进行了激光连续冲击无模弯曲形变试验，用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击变形全断面的特征微结构。根据变形区的应力状态，观察到3种主要的特征微结构。一是位于压缩应变区域的近纳米级微孪晶栅，认为是由接近同一方向的高密度层错聚集的产物；同时由于新生微结构之间的交互作用而诱发的第三类微观内应力，在基体间形成高密度的位错网络和位错胞。二是同在压缩应变区域，在超高应变率和强大的冲击能量作用下局部切变诱发的α→α′的逆相变。三是在激光冲击超高速形变条件下，受高度约束的HCP晶系材料塑性变形阻力增大，在拉伸变形区域诱发沿解理方向的局部层状集群滑移现象。上述3种现象源于激光冲击形变时材料微观约束条件和形变方式，造成形变区域微结构和硬度的不均匀性，在重复冲击条件下，不利于钛板的均匀变形。

利用输出波长为1064 nm、脉冲宽度为20 ns的钕玻璃YAG激光器，对2A02铝合金进行了表面冲击强化试验。测定了激光冲击后材料的表面硬度和残余应力，用快速傅里叶逆变换(IFFT)方法分析了铝合金激光冲击诱导的晶内亚结构及其演变行为。结果表明，激光冲击强化可使2A02铝合金表面硬度提高50%以上，残余压应力达到120 MPa以上。微观组织的透射电镜(TEM)及IFFT分析结果表明，激光冲击区域晶内位错组态丰富，由刃位错和中心位错带等组成；位错墙可细化晶粒；位错偶极子聚集成为激光冲击非平衡形变条件下纳米晶内亚结构特征构元。激光冲击诱发的晶格内复杂的位错组态和晶格畸变是表面硬度和残余应力提高的主因。

采用输出波长1064 nm、脉冲宽度20 ns、光斑直径5 mm的调Q钕玻璃激光，对AISI-201不锈钢板表层进行激光冲击，用热场发射扫描电镜(TESEM)和透射电镜(TEM)分析了激光冲击后样品表面的微结构演变，分析了激光冲击诱导的纳晶化行为与形成机理及其对表面性能的影响。结果表明，在距表面300 μm的冲击区范围内，激光冲击在AISI-201奥氏体不锈钢表面形成了直径为20~50 nm的纳米晶，在纳米晶周围观察到非晶组织；表面纳晶层的硬度比基体提高36%。分析认为纳晶化过程是激光冲击超高应变率和超高能量共同作用下的晶粒碎化与晶内缺陷交互作用的结果。

利用输出波长为1.054 μm,脉冲宽度为20 ns的激光,对表面涂覆硅酸乙酯吸收涂层的2A02铝合金进行了冲击强化和疲劳试验。通过对冲击处理前后材料的微观组织、硬度和疲劳寿命的比较,分析了激光冲击处理对2A02铝合金材料疲劳行为的影响。结果表明,激光冲击强化可使2A02铝合金表面残余压应力达到120 MPa以上,强化层深度达1.5 mm,疲劳寿命为未经激光冲击强化处理试样的1.835-2.882倍。对合金疲劳试样断口微观形貌的扫描电镜(SEM)分析结果表明,疲劳断口由疲劳源、疲劳区和瞬断区组成,经激光冲击强化的试样疲劳源移向激光强化层以内,残余压应力有效地延迟疲劳源区的裂纹萌生,减缓疲劳裂纹的扩展速率,“循环硬化”有效抑制或减少了二次裂纹的产生,使激光冲击2A02铝合金的疲劳寿命得以大幅提高。