在304L粉末中加入不同含量的稀土La2O3, 利用激光熔覆技术在45钢表面制备涂层。比较不同含量稀土La2O3所制备涂层的显微组织、物相组成、显微硬度和摩擦磨损性能。结果表明：稀土可以加快熔池的流动性, 增加组织的紧密性, 提高熔覆层的硬度, 减小摩擦因数与磨损量。稀土La2O3含量(质量分数)为0.5%、1.0%、1.5%的涂层与未加入稀土的涂层相比, 1%稀土含量的熔覆层性能最佳, 其晶粒组织更加细小、均匀, 平均硬度提高了20.6%, 摩擦因数与磨损量分别下降了14.2%、24.9%。

为了提高矿用液压立柱的使用寿命，利用激光熔覆技术在立柱用45钢材料表面制备了Fe35A合金。利用数字化测试设备对不同激光功率、扫描速度和送粉速率下制备的熔覆层进行测试，研究试样表面硬度、几何尺寸、显微组织、截面显微硬度的变化规律，得出了激光熔覆的最佳工艺参数。结果表明：在激光功率为2100 W、扫描速度为5 mm/s、送粉速率为15 g/min的最佳激光熔覆参数下制备的熔覆层的质量最佳，熔覆层的显微组织较好，晶粒细小均匀，与基体结合良好，熔覆层表面硬度可达42 HRC，熔覆层横截面显微硬度的均值为643 HV。激光熔覆层的综合力学性能明显高于基体，实现了在45钢基体表面高质量制备Fe35A合金涂层的目的。

在激光破坏机理研究中，经常关注材料对入射激光的反射率随辐照面温度的变化规律。利用基于积分球法的反射率测量系统，测量了915 nm激光辐照下45#钢对3.8 μm探针光的反射率的变化，确定了探针光辐照区的温度变化。结果表明，反射率的快速减小是由高温下样品表面快速氧化导致的,反射率随温度的缓慢变化是由电导率随温度变化导致的。

为解决金属材料在激光辐照过程中因时变能量沉积所致的热响应问题，构建了由多层氧化膜生长模型、吸收基底表面多层吸收膜模型和热传导方程组成的能量沉积-热响应时变耦合模型。多层氧化膜包括Fe2O3、Fe3O4和FeO等三层，Fe2O3和Fe3O4氧化膜初期以线性规律生长，后期以抛物线规律生长，其中Fe3O4氧化膜在250 ℃以上开始生长；FeO氧化膜在570 ℃后以抛物线规律生长。利用吸收基底表面多层吸收膜模型计算了不同厚度多层氧化膜的反射率；利用热传导方程计算样品温度，联立求解了激光辐照过程中样品温度和反射率的变化历程。最后，建立了积分球反射率测量装置，在线测量了不同功率1.06 μm连续激光辐照过程中45#钢的反射率和温度，实验结果与数值模拟结果吻合较好。

利用光纤激光对45号钢进行了激光熔凝强化处理, 研究了激光功率对单道和多道激光熔凝层深度的影响, 并分析了熔凝层组织、显微硬度和耐磨性能。结果表明, 单道激光熔凝硬化层组织主要为马氏体, 硬度可达HV 750, 深度达到1.0 mm以上。多道激光熔凝硬化层平均硬度约HV 450, 硬化层显微硬度呈周期性变化, 后道激光处理对前道硬化层存在回火软化作用。激光强化处理后的试样相比于未处理试样, 抗磨损性能提高了约50%。

为了研究工艺参数对45#钢表面WC-Co熔覆层组织及性能的影响,采用5 kW CO₂激光器在45#钢表面激光熔覆WC-Co涂层。利用SEM观察、显微硬度测试手段,研究了激光功率、扫描速度对熔覆层的显微硬度以及组织的影响。结果表明:在其它条件不变时,随着能量密度的增加,熔覆层的显微硬度下降;激光能量密度不同,对流作用不同。激光能量密度越大,熔池中对流作用越强,熔池中合金元素的分布越均匀。这些结果对激光熔覆WC-Co涂层相关领域的研究是很有帮助的。

采用超音速火焰喷涂技术在45钢表面喷涂一层WC-12Co涂层,然后对其进行激光重熔处理,考察熔覆后涂层、低碳钢以及喷涂层的磨损性能。通过光学金相显微镜观察涂层断面的形貌,并且采用显微硬度计测试涂层的硬度。通过耐磨性实验,分析了基体、超音速火焰喷涂层及激光熔覆层的磨损量。WC-12Co激光熔覆层的耐磨性比基体组织的耐磨性提高了近3倍,也明显比超音速火焰喷涂层的耐磨性要好很多。

通过采用45#钢基体材料,在不预热情况下增加过渡合金熔覆层,再选用专用的高硬度焊丝进行堆焊实验;由于所加的合金元素改变了激光熔覆层内奥氏体分数,使基体和堆焊层的塑韧性增加,进而抑制了裂纹的产生;同时又由于合金元素能形成碳化物,因此提高了堆焊层的硬度。