NbMoTaW难熔高熵合金（RHEA）在超高温下表现出优异的力学性能，但其室温脆性限制了其在航空航天等领域中的应用。采用激光选区熔化技术制备了（NbMoTaW）_100-xC_x和NbMoTaWTi_x两种难熔高熵合金（x%为原子数分数），通过合金化的方法提高了NbMoTaW合金的室温脆性抗性。研究表明，原子数分数为0.5%的C的加入显著提高了NbMoTaW合金的成形性和室温力学性能，使（NbMoTaW）_99.5C_0.5合金的屈服强度、极限抗压强度和塑性分别提高到1695 MPa、1751 MPa和6.9%；随着Ti含量的增加，NbMoTaWTi_x合金的强度和塑性也同时提高，并通过激光选区熔化制备了尺寸为100 mm×80 mm×20 mm的NbMoTaW难熔高熵合金超高声速飞行器关键部件模拟件，为增材制造高强韧的NbMoTaW系难熔高熵合金提供了一种新的研究思路。

针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题，采用激光合金化工艺在其表面制备了原位自生TiB₂-TiC颗粒增强铝基复合涂层，在B₄C-Ti的4%、12%、36%三种质量分数下，研究了合金化层的物相组成、微观组织和耐磨性能。利用边-边匹配模型（E2EM模型）计算了原位自生颗粒的界面匹配情况，分析了原位自生相作为异质形核核心的可能性。结果表明，合金化层主要由条状或针状Fe-Al金属间化合物和大量弥散分布、尺寸细小的TiB₂、TiC、Cr₂B等原位增强颗粒组成。原位自生TiC、TiB₂相与α-Al基底、TiC/TiB₂两相之间的面间距失配和原子间距失配均小于10%，表明增强颗粒与基底之间界面结合良好，且TiB₂可作为TiC异质形核核心。合金化层的平均显微硬度高达1156.11 HV，约为基体的15.2倍，磨损体积比基体降低了89.6%，耐磨性能显著提高。

采用Fe和Cr元素混合粉末作为激光粉末床熔融的原材料，以原位合金化的方式制备了从纯Fe到Fe20Cr（质量分数，%）的成分梯度样品。研究了不同Cr元素含量下试样的成分均匀性、相结构、微观组织形貌和显微硬度的变化规律。结果表明：样品的合金化程度良好，所有成分梯度的成分最大平均偏差仅为0.35%。X射线衍射仪显示所有的成分梯度均为BCC结构。纯Fe的微观组织为等轴晶，随着Cr元素含量的增加，在Fe10Cr和Fe12Cr之间发生了由等轴晶向柱状晶的微观组织转变。等轴晶的细晶强化效果可以有效提升样品的显微硬度，Fe10Cr的显微硬度为181 HV_0.5，在所有成分梯度中最高。

热障涂层可为航空发动机、燃气轮机中的高温部件提供热防护，但其易受高温熔盐腐蚀而过早失效。激光合金化是一种提高涂层抗熔盐腐蚀性能的有效方法。本团队将TiAl₃作为自愈合剂，对8%Y₂O₃部分稳定的ZrO₂（8YSZ）热障涂层进行激光合金化改性。将喷涂态热障涂层和激光合金化改性热障涂层在900 ℃的75%Na₂SO₄+25%NaCl熔盐环境下进行4 h热腐蚀试验。结果表明：激光合金化改性热障涂层结构致密且表面分布着网状裂纹，改性层保持亚稳态四方相（t′-ZrO₂）结构；喷涂态热障涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为单斜相m-ZrO₂和Y₂（SO₄）₃，表面有较多的热腐蚀产物；激光合金化涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为少量m-ZrO₂和Y₂（SO₄）₃，改性层结构未发生腐蚀破坏，涂层保持着结构完整性；自愈合剂TiAl₃在高温下发生氧化反应生成的Al₂O₃和少量TiO₂可以填补裂纹，有助于抑制高温腐蚀盐的渗透，从而提高了涂层的抗热腐蚀性能。

采用Fe、Cr和Ni单质元素混合粉末作为LPBF原材料，以原位合金化的方式制备304L不锈钢，研究了工艺参数对试样密度、微观组织、成分均匀性、相结构和显微硬度的影响，并将其与预合金粉末LPBF试样进行了对比。结果表明：原位合金化试样的致密度最高可达99.05%；随着激光能量密度增加，试样的成分均匀性逐渐提高，物相结构从面心立方+体心立方（FCC+BCC）转变为FCC；当激光能量密度为242 J/mm³（P=290 W，v=500 mm/s）时，能谱分析结果显示原位合金化试样成分均匀，显微硬度为224 HV，微观形貌与预合金粉末LPBF试样一致；当激光能量密度较低时，原位合金化试样内部的多相结构以及异质形核产生的细晶结构能有效提高其硬度，硬度最高可达302 HV，较预合金LPBF试样提高了26.4%。

研究了金属Cr作为扩散阻挡层的GaAs欧姆接触技术，设计了Au/Cr/AuGe/Ni和Ti/Cr/Au两种欧姆接触合金系统，并对Cr阻挡层厚度与退火条件进行了优化。研究结果表明：两种合金系统均可在380～480 ℃退火条件下形成欧姆接触，且Au/Cr/AuGe/Ni系统在420 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为2.63×10^－6 Ω·cm²，相较于在相同基底上镀制的Au/Ni/AuGe/Ni合金系统比接触电阻率的最低值1.54×10^－5 Ω·cm²降低了近一个数量级，且具有更好的表面形貌；Ti/Cr/Au系统在440 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为6.99×10^－7 Ω·cm²，且在420～460 ℃相对较宽的温度范围内均可获得低的比接触电阻率。

采用激光合金化技术在GCr15钢表面制备了耐腐蚀的Cr合金化层,用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了合金化层的显微组织和物相,并测试了合金化层的硬度和电化学腐蚀性能。实验结果表明,合金化层与基材呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织。相比纯Cr粉获得的合金化层,B₄C/Cr混合粉末获得的合金化层组织更精细,且存在Fe₂B和CrB两种新的强化相。B₄C的添加在一定程度上提高了合金化层的硬度和耐蚀性。当B₄C与Cr两种粉末的质量比为1∶16时,合金化层的显微硬度约为621 HV,是基体的2~3倍,且腐蚀电位较高,耐腐蚀性好。

采用光纤激光-冷金属过渡电弧(CMT)复合焊接工艺对6 mm厚A7204P-T4铝合金进行对接焊接,焊前在对接界面处预置不同尺寸的铌箔(焊缝中铌的质量分数为0.74%和1.36%),采用优化的焊接参数得到了成形良好的焊接接头。研究了铌含量对复合焊接接头微观组织和力学性能的影响,并分析了焊接接头的拉伸断裂机理和断口形貌。试验结果表明:未添加铌的焊缝组织主要由细晶区、柱状晶区和等轴树枝晶区组成;加入铌箔后,铌溶质偏析和含铌析出相的异相形核使得焊缝晶粒明显细化,柱状晶与树枝晶组织基本消失;加入质量分数为0.74%的铌后,焊缝熔合区和焊缝中心区的平均晶粒尺寸分别减小了57.9%和55%;不含铌以及铌质量分数分别为0.74%和1.36%的焊接接头的平均抗拉强度分别为325,334.5,328 MPa;铌质量分数为0.74%的焊接接头的断后延伸率为6%,与未加铌的相比,提高了约71%;三种试样的拉伸断口均以韧窝为为主,并伴随有明显的撕裂棱,表现出微孔聚集型断裂特征。

本文应用机械合金化法制备了CNTs-SiC-Ni复合粉末, 采用激光熔覆技术制备了CNTs-SiC-Ni复合涂层, 研究了机械合金化对熔覆层的硬度和耐磨性的影响。结果表明, 随着机械合金化转速的提高, 镍粉、SiC粉末和CNTs逐渐混合均匀, 形成了CNTs-SiC-Ni核壳式复合粒子, 镍颗粒表面复合包覆层面积呈指数函数增加, 然后趋于稳定, 转速为300 r/min时, 粉末复合效果最佳; 随着机械合金化转速的增加, 熔覆层硬度具有最大值, 磨损量具有最小值, 转速为300 r/min时, 熔覆层的硬度最高, 约为基板的2倍。

石油开采的过程中常伴随有腐蚀气体、金属颗粒以及矿物质等的产生,使石油机械设备腐蚀、磨损严重。激光表面处理技术可以改善材料的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能。总结激光表面处理技术在石油机械中的应用,详细介绍了激光淬火、激光熔覆及激光合金化,并概括了其他激光表面处理技术及其应用,分析了激光表面处理技术在石油机械中的应用现状及存在的问题,并展望了发展前景。