激光能量场表面热处理是提升金属零件表面性能、延长其使用寿命的重要技术手段之一。近30年来，国内外对该技术展开了大量研究。相较于传统的表面热处理技术，激光能量场表面热处理具有更加高效、精准和清洁的优势。本文首先探讨了激光能量场表面热处理技术的优劣以及模拟过程中温度、流体和相场的多物理场方程，接着综述了激光表面淬火、激光重熔、激光表面合金化、激光熔覆和激光冲击喷丸等5种典型激光能量场表面热处理技术的研究现状，然后根据工程应用需求对改善零件表面耐磨性、耐蚀性和残余应力的研究结果进行了总结，最后展望了激光能量场表面热处理未来潜在的研究方向。

通过激光熔覆技术在AZ91D合金表面制备Al-TiC和Al-TiC-Y2O3熔覆层，研究Al∶TiC质量比和Y2O3添加量对熔覆层截面形貌、物相、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明：不同Al∶TiC质量比的Al-TiC熔覆层和不同Y2O3添加量的Al-TiC-Y2O3复合熔覆层都与AZ91D合金基体实现了良好的冶金结合；Al-TiC熔覆层的主要物相为Ti3AlC、TiC、Mg2Al3和Al3Mg2，加入Y2O3后的Al-TiC-Y2O3熔覆层中新产生了Al3Y和Al4MgY相；当Al∶TiC质量比为8∶1、4∶1和2∶1时，相应的Al-TiC熔覆层的硬度约为AZ91D合金的2.75、3.24和3.94倍，而加入Y2O3后Al-TiC-Y2O3熔覆层的硬度进一步提升；不同Al∶TiC质量比Al-TiC熔覆层的耐腐蚀性能都高于AZ91D合金，且Al∶TiC质量比为8∶1时熔覆层的耐腐蚀性能最好，在此基础上添加原料质量0.6%的Y2O3，Al-TiC-Y2O3复合熔覆层具有最高的硬度和最佳的耐腐蚀性能。

Al2O3-ZrO2-Cr2O3-SiO2(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B2O3质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500 ℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝-铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝-铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝-铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr2O3相，Cr2O3结构松散，呈蠕虫状形貌，铝-铬固溶体、斜锆石及镁铝尖晶石均溶解消失。

采用高温熔制法制备了1种CaO-MgO-Al2O3-SiO2非晶陶瓷材料，利用高速破碎技术和等离子喷涂技术在45号钢基体上制备得到钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层。对块状陶瓷和涂层的物相组成、显微硬度和微观形貌进行了分析，通过拉伸实验测试了涂层的结合强度。通过盐溶液浸泡腐蚀实验研究了涂层的耐腐蚀性能和腐蚀机理。结果表明：钙镁铝硅酸盐陶瓷涂层的孔隙率为7.93%±3.27%，无明显层状结构，涂层显微硬度值为6.63 GPa，与块体材料相比仅降低了3.89%，非孔隙区域具有类块体陶瓷材料的显微结构和力学性能；涂层结合强度为(16.25±2.11)?偆bMPa，断裂发生在涂层与金属过渡层的界面处，与等离子喷涂其它陶瓷涂层的结合性能相当；通过1 000?偆bh的浸泡腐蚀实验得到涂层试样的腐蚀速率为0.102 6?偆bg瘙
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簚h-1，与基体试样相比降低了12.3倍，具有良好的耐腐蚀性能；分析腐蚀截面形貌发现，涂层的致密结构对腐蚀起机械隔绝作用，堆积在涂层孔隙与裂纹表面的腐蚀产物的溶解速率与腐蚀液渗至基体的速率达到平衡，减缓了腐蚀的发生。

采用1080 nm连续激光器对Q235B碳钢上的锈蚀层进行清洗，研究了激光功率以及清洗速度对清洗后试样的表面宏观与微观形貌的影响，分析了不同工艺参数对粗糙度的影响规律，并对清洗后的试样表面进行截面金相观察、元素含量以及物相分析，并结合电化学分析以及硬度检测发现，在清洗速度恒为100 mm·s^-1、激光功率为4 kW时，试样表面粗糙度最小为3.94 μm，Fe含量处于峰值，O含量处于谷值，激光清洗效果最好。当激光功率恒为7 kW、清洗速度由100 mm·s^-1增至500 mm·s^-1时，试样表面粗糙度先减小后增大，在清洗速度为400 mm·s^-1时达到最小为3.68 μm，此时激光单次扫描就能完全清洗锈蚀层，其清洗效率为20.6 m²/h。清洗后的基材表面产生重熔层，这使得锈蚀层清洗后基材表面的耐腐蚀性有相应提高，且其硬度在激光功率为7 kW、清洗速度为100 mm·s^-1时相比钢材本身提升接近4倍。在Ansys中建立连续矩形光斑激光清洗模型，并与实验结果对比分析，可以通过该模型为高功率连续激光清洗工艺参数提供选择和效果预估。

为研究杂散电流环境下超高性能混凝土(UHPC)的耐久性问题, 采用电迁移加速锈蚀试验方法, 研究了环境类型、氯离子浓度、胶材类型对杂散电流环境下UHPC锈蚀形态、超声波速损失率、损伤深度、孔隙率及强度损失的影响。结果表明: 杂散电流环境下UHPC试件首先在表面产生裂缝、剥落等现象, 随通电时间增加, 损伤由表及里递进发展, 内部纤维严重锈蚀并与基体分离; 杂散电流环境下UHPC损伤深度随通电时间的增加近似呈二次函数增长, 无氯离子环境或氯离子浓度小于1%(质量分数)时, 对UHPC损伤深度的影响不显著, 但随氯离子浓度增大, 影响渐趋显著, 氯离子浓度为3%时UHPC的损伤深度较1%时大1倍; 相同条件下, UHPC越密实, 抗杂散电流损伤的能力越强, 在UHPC中掺入磷渣粉或粉煤灰有助于增强其耐蚀性能。

镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、机械加工性能好、生物相容性良好等优异性能, 成为潜在新一代可生物降解骨板材料, 但其耐腐蚀性能差, 限制其发展。使用激光冲击强化技术(LSP), 研究其对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。采用激光功率密度为1.35 GW/cm2、2.99 GW/cm2和3.92 GW/cm2 进行冲击强化试验, 在3.5%(质量分数)NaCl溶液中, 通过电化学测量技术动电位扫描得到极化曲线, 并通过微观结构探究激光冲击强化对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响机理。试验结果显示, 随着激光功率密度的提升, 样品的表面硬度也随之提高, 2.99 GW/cm2样品的表面硬度为81.2 HV, 相比原始样品提高了35.8%。XRD图谱显示, 与原始样品相比, 激光冲击处理后的样品衍射峰向高角度方向偏移, 衍射峰强度均降低, 半峰宽增加。2.99 GW/cm2样品的耐腐蚀性能最好, 腐蚀电位为-0.602 41 V, 腐蚀电流密度为1.021 5×10-4 A/cm2, 相比原始样品腐蚀电位提升了50.47%, 腐蚀电流密度降低了42.90%。

熔铸Al2O3-ZrO2-SiO2(AZS)耐火材料是玻璃熔窑的关键筑炉材料。本文分别以煅烧氧化铝粉和普通工业氧化铝粉为原料制备熔铸AZS耐火材料，并采用岩相分析、X射线衍射分析和能谱分析等测试方法，对比分析了两种熔铸AZS耐火材料的结构和性能。结果表明：普通工业氧化铝粉制备的熔铸AZS耐火材料中存在未转化完全的γ-Al2O3，导致获得的Al2O3-ZrO2共晶体分布不均匀。煅烧氧化铝粉制备的熔铸AZS耐火材料中，氧化铝物相为α-Al2O3，其晶体结构中斜锆石少，Al2O3-ZrO2共晶体多，玻璃相分布均匀。晶体结构的分布影响着玻璃相渗出量和抗玻璃液侵蚀性能。煅烧氧化铝粉制备的熔铸AZS耐火材料玻璃相渗出量比普通工业氧化铝粉制备的熔铸AZS耐火材料玻璃相渗出量降低了0.57个百分点，抗玻璃液侵蚀性能提高了0.15 mm/24 h。

莫来石-堇青石质匣钵对于制备高性能锂电池正极材料尤为重要。本文采用莫来石(1.18~0.6 mm)和堇青石(2~1 mm)为骨料,莫来石(0.074 mm)、煅烧氧化铝(0.044 mm)、佛山黄泥(0.044 mm)和煤矸石(0.044 mm)为基质,在1 380 ℃下保温3 h烧结制备锂电池正极材料LiNixCoyMnzO2(LNCM)承烧用莫来石-堇青石匣钵,并采用埋覆侵蚀法探究了正极材料在烧结过程中对匣钵的侵蚀行为。结果表明: 在1 380 ℃下保温3 h烧结制备的匣钵力学性能和抗热震性均较好,其室温抗折强度为10.02 MPa,经3次热震循环后残余强度保持率在51.52%~53.26%; 适当增加粗颗粒(1.18~0.6 mm)莫来石的含量可有效提高莫来石-堇青石匣钵的抗侵蚀性,且经侵蚀25次后匣钵表面的最大反应层厚度为447 μm,最小反应层厚度为211 μm。