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%。