研究所设计Fe基和Co基合金激光熔覆层的组织结构及海水环境下摩擦磨损行为，用于解决地铁ER9车轮钢表面防护与修复问题。采用激光熔覆技术在ER9车轮钢表面制备Fe基合金涂层和Co基合金涂层，利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了两种熔覆层的微观组织结构、物相及化学元素组成，利用往复摩擦试验机考察了其在海水环境下的摩擦学性能。结果表明：在海水环境下的滑动摩擦中，车轮钢基体表面覆盖了大面积腐蚀产物且呈现出大量平行于滑动方向的沟槽。而在两种熔覆涂层中，铁基合金涂层主要由α-Fe、(Fe,Ni)和Cr7C3等固溶体组成，平均硬度(约638.8 HV)相当于基体(284.8~293.2 HV)的2.21倍，摩擦因数约为0.270，磨损率为9.64×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制以轻微磨粒磨损为主，同时伴有腐蚀磨损。钴基合金涂层的结晶相主要是FeNi3相、γ-Co相和Cr23C6相，平均硬度(约467.9 HV)是基体约1.62倍，摩擦因数约为0.225，磨损率为3.06×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制主要为轻微氧化磨损。

为改善钛合金（TC4）零部件硬度低、耐磨性差等缺陷，利用激光熔覆技术在TC4表面制备碳化硼/钴基合金（B4C/Cobalt-based）复合涂层。通过有限元法对复合涂层的温度场进行数值模拟，结合复合涂层的表面形貌和显微硬度分析，研究激光功率对单道激光熔覆B4C/Cobalt-based复合涂层的影响。结果表明：随着激光功率的升高，熔池峰值温度升高，热影响区增大，熔池深度增加，宽度几乎无变化；当激光功率为1 600 W时，复合涂层的显微硬度达到最高值，为618.7 HV（2 N加载力），相较于TC4基底提升了79.2%，结合仿真和试验结果揭示了B4C的增强机理。

应用5 kW光纤激光器在试验球阀基材表面熔覆了经过造粒的纳米碳化钨和包含ZrO2、SiO2的钴基合金粉末，观察分析熔覆层的显微组织，测试强化层的显微硬度和摩擦性能。试验结果表明，50%质量分数钴、40%质量分数纳米碳化钨和10%质量分数金属氧化物试样的显微组织均匀、致密，无裂纹与气孔。激光熔覆强化层平均厚度为1.4 mm，强化层与基材之间呈现冶金结合。强化层中存在网络状和点状分布的强化相，网络状强化相主要为WC，网络间弥散分布点状强化相主要为金属氧化物ZrO2、SiO2。强化层表层平均显微硬度在65 HV，较基体材料提高110%以上。在20 ℃和300 ℃环境下，试样磨损量较基材下降75.3%和68.2%。其中，网络状分布的WC强化相提升了涂层的硬度，网络间弥散分布的金属氧化物强化相加强了合金粉末的润湿性，减少了气孔和夹杂的产生，强化层的主要磨损机制为少量粘着磨损，强化层有利于提升球阀的耐磨性和实际工况中的使用寿命。

为了提高蠕铁气门座圈密封锥面的耐磨性,采用3 kW固体光纤激光器在气门座圈锥面激光熔覆Stellite 1钴基合金粉末,采用正交实验的方法分析了激光功率、旋转速度、送粉量和保护气流量等工艺因素对熔覆层硬度、组织和裂纹缺陷的影响。结果表明: 熔覆层平均硬度达6.64 GPa以上,较基体提高了2.32倍以上;熔覆层与基体能形成良好的冶金结合;获得了蠕铁气门座圈激光熔覆钴基合金的最佳工艺为: 激光功率1 200 W、旋转速度3 r/min、送粉量10 g/min、保护气流量7 L/min。对上述工艺制备出的熔覆气门座圈进行了气门/气门座冲击磨损模拟试验,并与未经处理的气门座圈进行了对比试验,结果表明: 蠕墨铸铁气门座圈激光熔覆钴基合金涂层后其耐磨损性能是未处理气门座圈的2.87倍。