采用光纤激光器对316L不锈钢表面进行熔凝处理，研究了熔凝层微观组织演变及其摩擦学性能。结果表明：通过激光熔凝可在316L不锈钢表面获得冶金质量良好、无孔隙裂纹、厚度为500 μm的熔凝层。与原始试样相比，激光熔凝处理使其表层从顶部至底部依次形成等轴晶、树枝晶与柱状晶的梯度细化组织，显微硬度提高约73.9%，摩擦因数降低约37.8%，磨损量降低约38.5%，磨损机制从磨粒磨损与黏着磨损转为轻微的磨粒磨损，表明其耐磨损性能经激光熔凝处理后得到明显提升。

采用激光微织构技术，在钛合金表面上制备了圆形微凹坑，采用HT-1000型高温摩擦磨损试验机考察了微织构试样在常温和高温下的摩擦学性能，通过对摩擦系数、磨损量、磨痕三维轮廓和磨痕形貌的分析，探讨了高温环境对微织构试样耐磨性能和磨损机理的影响。结果表明：激光微织构试样在常温和高温磨损环境下的摩擦学性能均优于钛合金基体；在高温磨损条件下，微织构试样表现出更低的摩擦系数（0.27）、更小的磨损量（1.26 mg）以及更窄更浅的磨痕轮廓；微织构试样的磨损机制从常温下的磨粒磨损和轻微氧化磨损转为高温下的严重氧化磨损。由于微凹坑的磨屑收集特性及微织构表面在摩擦载荷的作用下可形成连续致密的光滑摩擦氧化物层，因此微织构试样表现出更好的高温耐磨性能。

采用激光熔覆技术在GCr15轴承钢基体上制备了钴基合金涂层，对涂层进行了微观组织、显微硬度以及不同载荷下的干摩擦磨损试验研究。结果表明：从熔覆层底部至顶部显微组织分别以平面晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶形态分布；由于合金元素的固溶强化、碳化物硬质相的弥散强化与显微组织的细晶强化，涂层的平均显微硬度较GCr15轴承钢提高约1.36倍；随外加载荷的增加，激光熔覆层的平均摩擦系数呈下降趋势，从0.342降至0.261，且波动幅度逐步减小，而磨损率逐渐增大至27.93×10^-2 mm³·N^-1·m^-1，不同载荷下的涂层呈现不同磨损机制，在150 N的载荷下，涂层以磨粒磨损和轻微氧化磨损为主，随着载荷增加到300 N时，涂层以氧化磨损和粘着磨损为主，当载荷达到450 N时，由于形成了稳定氧化釉质层与加工硬化层，涂层的磨损形式以微切削和强塑性变形为主，磨损表面光滑平整。

应用光纤激光器在GCr15轴承钢表面激光熔覆制备钴基合金涂层，运用正交试验研究激光功率、扫描速度与送粉率等工艺参数对熔覆层稀释率的影响，通过极差分析确定影响稀释率的关键因素，基于正交试验结果采用RBF神经网络建立激光工艺参数与熔覆层稀释率之间的预测模型，并用测试样本对网络进行检验。结果表明：对稀释率影响最显著的因素为送粉率，由于粉末熔化存在所需能量阈值和“热屏蔽”效应，稀释率并非随着激光功率和送粉率的增大而一直增大或减小，而是存在波动现象；随着扫描速度的增大，稀释率不断变小，稀释率的变化由各熔覆工艺参数交互作用决定。经过试验数据训练后的RBF神经网络模型可以实现对不同激光工艺参数下制备的钴基涂层稀释率进行预测，预测值和试验测得值之间的相对误差都在6%以内，具有较高的预测能力。

利用IPG YLS-6000光纤激光器对厚度为1.6 mm的QP1180高强钢进行激光焊接,研究了不同热输入(14~36 J/mm)对激光焊接接头组织及性能的影响。研究结果表明,热输入值达到21 J/mm及以上时可获得全熔透焊接接头,且随着热输入值的增加,熔宽逐渐增大。焊接接头存在软化区,但软化程度较低(≤10.1%)。焊接接头软化区受两侧强化相的约束,导致完全熔透焊接接头拉伸后断裂在母材处,强度与母材相当。杯突试验中,热输值入为21~36 J/mm时,焊接试样开裂位置垂直于焊缝失效,三种全熔透焊接接头的杯突值均达到了母材的70%。激光焊接热输入值控制在21~36 J/mm,可保证全熔透焊缝性能满足工业化应用要求。

采用光纤激光器对2.8 mm厚800 MPa级热轧高强钢板进行了激光焊接, 通过调整激光功率获得了全熔透焊接接头, 观察了不同热输入下焊接接头的显微组织, 并测试了焊接接头的显微硬度、拉伸性能和冲击韧性, 研究了焊接接头显微组织与力学性能之间的关系。结果表明：焊接接头内不存在软化区, 焊接接头的抗拉强度可达到母材水平, 冲击功可达到母材的85.6%。

对DP980板和A6061板进行了激光搭接焊试验，对比分析了镍箔对焊接接头焊缝(WS)和熔合线(FL)的显微组织、显微硬度及拉剪性能的影响。结果表明，对于未添加镍箔样品，铝元素进入熔池内导致WS和FL处形成大量软质相δ铁素体和部分板条马氏体(LM)，钢/铝界面处析出脆性FeAl2、FeAl3金属间化合物，金属间化合物层的峰值厚度约为50 μm，拉伸过程中焊接接头在界面处发生脆性断裂；对于添加镍箔样品，镍元素抑制了Fe-Al冶金反应的进行，促使δ铁素体向奥氏体转变，在室温下WS获得了全LM组织，WS硬度升高，界面处形成了Ni-Al金属间化合物，界面处的硬度和脆性Fe-Al金属间化合物层的厚度减小。镍箔使焊接接头的强度提高至61 MPa，是未添加镍箔样品的1.4倍。

采用IPG YLS-6000光纤激光器对2.8 mm厚的CP800复相钢进行激光拼焊, 通过改变焊接速度获得不同热输入(30.0、42.0和52.5 J/mm)的焊接接头, 研究了不同热输入对复相钢激光焊接接头组织转变及性能的规律。结果表明, 随着热输入的增加, 焊缝的熔深和熔宽逐渐增加, 当热输入达到42.0 J/mm及以上时可获得全熔透焊缝; 不同热输入下的焊接接头各个微区的显微组织类型具有一致性, 其中熔合区为具有明显方向性的板条马氏体, 粗晶区为无明显取向的板条马氏体, 细晶区为晶粒较为细小的马氏体, 混晶区为贝氏体、细晶铁素体和铁素体; 不同热输入下焊接接头整体硬度高于母材, 且由于激光焊接冷速极快、高温停留时间极短, 导致贝氏体内细小析出相无时间析出, 位错密度无明显改变, 因而不存在软化区; 不同热输入下的焊接试样拉伸断口均为韧性断裂; 由于焊接接头硬化区中的马氏体较母材中的贝氏体和铁素体具有更高的屈服强度, 导致焊接接头的延伸率低于母材, 相较而言, 在研究的热输入范围内, 热输入为52.5 J/mm焊接接头的延伸率较好, 达到母材的76.8%。

在激光烧结石墨烯增强铜基复合材料的过程中，了解瞬时温度场分布对优化工艺参数、控制烧结质量有重要作用。建立了激光烧结预涂在42CrMo基板上的石墨烯铜的混合粉末的有限元模型。研究了激光烧结过程温度场分布，熔池的几何参数以及烧结层与基体的冶金结合宽度。为了验证模拟结果，使用与模拟相同的参数进行了单道激光烧结的实验。研究表明，热传导、热辐射和相变潜热在激光烧结过程的温度场分布中起重要作用。实验结果与模拟结果较为一致。所以可以依据模拟结果预测实验的温度场分布和熔池几何参数，同时也可以据此优化激光烧结参数。

在AISI 4140基体上采用预置材料激光熔敷的方法制备了镍石墨烯立方氮化硼(Ni-Graphene-CBN)复合材料涂层。X射线衍射(XRD)和Raman测试证明了石墨烯和CBN存在于所制备的涂层材料中。扫描电镜(SEM)图片给出了所制备的复合材料涂层的表面和断面形貌。进行了复合材料涂层的纳米机械性能和耐磨性的测试。测试结果表明: 随着CBN含量的增加,复合涂层的硬度及弹性模量相应提高,分别由4.3 GPa提高到6.2 GPa和101 GPa提高到140 GPa; 同时其耐磨性也有明显改善，6% CBN含量的涂层摩擦系数由基体材料的0.2降低到0.15，最大磨损量降到基体磨损量的一半。