采用搅拌摩擦辅助激光定向能量沉积方法制备了AlSi10Mg合金块体，采用后续冷轧处理进一步提高了AlSi10Mg合金的强度，系统讨论了AlSi10Mg合金在加工过程中的组织演化，分析了其强韧性的演变机理。研究结果表明：在激光沉积态AlSi10Mg合金中，Si原子的固溶强化效果非常显著，合金的硬度高达109 HV，受气孔缺陷影响，激光沉积AlSi10Mg合金的强度低于200 MPa。搅拌摩擦加工可以细化激光沉积AlSi10Mg合金的柱状α-Al相和共晶相，形成等轴的α-Al晶粒和Si颗粒，α-Al基体中的Si原子脱溶析出，其硬度降低至75 HV，强度接近200 MPa，延伸率最高达到40%。轧制后，AlSi10Mg合金中的位错密度大幅增加，当变形量增加到68%时，AlSi10Mg合金α-Al晶粒被剧烈细化，合金的硬度被提高至116 HV，其强度可超过400 MPa，合金中的局部硬化区域导致其塑性变形能力下降，延伸率逐渐降低至25%。

为了提高球墨铸铁的耐磨损性能，采用原位生成和直接添加TiC的方法激光熔覆制备TiC-Ni25金属复合涂层，研究不同Ti添加量对TiC-Ni25复合涂层微观组织、显微硬度以及25，200，400 ℃温度下的摩擦磨损性能的影响。结果表明：具有较强导热性和促石墨化的Ti元素减少了复合涂层与基体结合区莱氏体的生成；Ti作为强碳化物形成元素也促进了TiC的原位生成，TiC在涂层中起到细晶强化、晶间强化和弥散强化的综合作用，提高了涂层的耐磨性能，同时起到控制复合涂层气孔、裂纹缺陷的作用。添加Ti后原位生成TiC，TiC对涂层硬度的增强作用与富集Ti对涂层的增韧作用呈现互斥效应。5%Ti-10%TiC-Ni复合涂层的显微硬度较2%Ti-10%TiC-Ni和8%Ti-10%TiC-Ni复合涂层更高，而且该涂层在各环境温度下所表现出的摩擦磨损性能也更好，主要是因为形成了致密氧化膜，强化了对磨损区域的保护。200 ℃时各复合涂层的摩擦因数、磨损体积和磨损率均增大，这是由于粗糙氧化膜的形成降低了耐磨性能。复合涂层在25 ℃温度下的主要磨损机制为磨粒磨损和轻微黏着磨损，在200 ℃和400 ℃时主要是氧化磨损、疲劳磨损和黏着磨损。

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。

该文研究了拟发挥压电叠堆大输出力的特点, 并提出了一种压电叠堆驱动的超声电机。电机定子由压电叠堆与金属弹性体结构组成, 定子在交变激励信号下产生行波振动, 并通过摩擦耦合驱动转子旋转输出。该文制作了样机, 并搭建了实验平台。测试结果表明, 电机转速与驱动电压呈正相关关系。当驱动电压峰-峰值为310 V时, 电机最大输出转速为42.55 r/min, 输出扭矩为0.8 N·m。

为研究单晶硅超精密切削特性, 采用纳米压痕仪配合Berkovich金刚石压头对单晶硅<100>晶面进行纳米压痕与纳米划痕实验。纳米压痕实验分别以10、30 和50 mN载荷将压头压入单晶硅表面, 发现30 mN载荷下载荷-位移曲线产生微小波动, 而在50 mN载荷下发生“pop-out”现象, 说明材料此时有突然的应力变化并有脆性破坏发生, 预测了单晶硅脆塑转变的临界载荷略小于30 mN。开展变载荷纳米划痕实验, 用0~100 mN的载荷刻划单晶硅表面, 根据载荷-位移曲线观察到单晶硅在变载荷刻划中分为弹塑性去除和脆性去除阶段。弹塑性去除阶段, 载荷-位移曲线波动平稳, 而脆性去除阶段曲线波动较大, 得到单晶硅脆塑转变的临界载荷为27 mN, 临界深度为392 nm。通过恒载荷纳米划痕实验, 在塑性加工域内分别以5、10和20 mN的恒载荷刻划单晶硅表面, 并通过扫描电子显微镜(SEM)观察恒载荷划痕后的单晶硅表面形貌, 分析刻划数据发现切削力和弹性回复率随着载荷的增加而增大, 摩擦系数则先增大后减小。因此单晶硅超精密切削加工应选择合理的载荷, 并充分考虑弹性回复的影响。

利用Al-Si-Ni-WC合金粉末，通过激光熔覆技术在ZL108铝合金刹车盘表面上制备出具有优异抗磨损性能的涂层。对涂层微观组织性能、硬度值、磨损体积、抗腐蚀性进行了分析。研究结果表明：利用Al-18%Si-30%Ni-5%WC复合涂层获得了平整且厚度均匀的熔覆面。涂层中的物相主要有AlNi、AlNi₃、WC、SiC等硬质合金相，且原位生成的硬质合金相均匀分布在熔覆层内。基体和涂层结合紧密，熔覆涂层内部的晶粒发生细化。熔覆涂层表面的平均硬度值为272 HV，是ZL108基材表面平均硬度值的3.1倍。相比于基体，涂层具有更加优异的耐磨性能，并且在高温环境下，涂层的磨损量较小。涂层磨损机理为磨粒磨损和黏着磨损以及少量的氧化磨损，铝合金刹车盘的耐磨性得到显著增加。

为提升NiCu合金的硬度，改善其耐磨性，采用圆环摆动激光定向能沉积了NiCu和掺有30%（质量分数）WC的NiCu（NiCu/30%WC）复合材料。研究了圆环摆动激光和WC颗粒对NiCu合金的物相成分、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响规律和强化机制。圆环摆动激光的搅拌作用增强了熔池对流，使WC颗粒在沉积层中均匀分布，减少了柱状枝晶的生成；同时WC颗粒及其分解后形成的碳化物阻碍晶粒生长，促进了沉积层晶粒的细化。NiCu/30%WC复合材料在细晶强化和弥散强化的共同作用下，硬度比NiCu合金提升了19%。摩擦磨损实验结果表明，未熔WC颗粒能够阻碍对磨球对NiCu合金基体的磨损，WC颗粒以及枝晶间的碳化物形成了弥散强化效应，使磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损，磨损量减少了56%。

机载光电吊舱的误差来源有很多种, 其中一种就是摩擦力矩, 当光轴处于低速或来回转动时, 其摩擦力矩会在静摩擦和滑动摩擦之间来回变化, 难以预测。使用辨识方法建立摩擦模型, 并加以补偿, 是提高两轴两框架光轴精度的一种方法。介绍了摩擦力矩的建模过程, 使用两只吊舱对比了四种模型的拟合效果。拟合结果表明, 库伦+粘滞模型中缺少对于静摩擦力的描述; 静摩擦+库伦+粘滞模型中静摩擦到动摩擦是跳变, 很难进行摩擦力的估计和补偿; LuGre模型不仅有静摩擦的相关描述, 其曲线缓慢变化更贴近低速时接触面处于静摩擦和动摩擦来回变动的特性, 具有较好的拟合特性。通过实验验证了LuGre模型的准确性和优越性。