硬质复合材料因拥有高硬度、高强度和耐磨性好的特点，常被用做刀具生产的合金材料。使用激光选区熔化技术，通过改变成形工艺参数激光功率和扫描速度，制备WC 12Co硬质合金样件，研究工艺参数对成形试样致密度、截面金相组织和显微硬度的影响。结果表明：当激光扫描速度值不变时，随着激光功率的增大，成形试样的致密度呈现逐渐增大的趋势；当激光功率值不变时，随着激光扫描速度的增大，成形试样致密度先增大后减小，扫描速度对致密度的影响较为明显；线能量密度值过大或者过小都不利于试样致密度的提高；在激光功率290 W、扫描速度为900 mm/s的最佳参数组合下，得到了致密度为91.392%的WC 12Co试样。通过对工艺参数进行合理匹配设计，为SLM成形WC 12Co应用于实际工业生产提供了理论和工艺实践参考。

为了得到高质量的钢/铝接头, 采用激光摆动焊接的方法、使用不同的功率对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验, 研究了不同焊接功率对钢/铝接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明, 1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W和1500W时, 焊接接头的金相组织以马氏体为主, 当激光功率为1600W时, 接头内的铁素体增多, 马氏体减少, 焊接接头的金相组织以铁素体为主; 3种接头显微硬度的最低值和最高值分别位于焊缝中心和热影响区, 在1500W的激光功率下, 焊接接头的力学性能最好, 钢侧接头的显微硬度约高于母材显微硬度的1.7倍; 接头的最大剪切强度达到113N/mm。此研究结果应用在船舶制造领域具有较重要的意义。

为了研究不同激光功率对摆动焊接钢/铝材料的影响, 采用大功率碟片激光器和PFO3D摆动接头相结合, 对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验。结果表明,1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W时, 焊接接头的金相组织为低碳马氏体, 显微硬度的最低值和最高值分别位于热影响区和焊缝中心; 随着激光功率的增加, 焊缝内的铁素体增多, 马氏体减少, 接头显微硬度的最高值和最低值分别改为热影响区和焊缝中心; 当激光功率为1400W时,焊缝抗拉强度最高为2681MPa。此研究结果在船舶制造的领域应用具有较为重要的意义。

为了研究真空激光焊接TA2工业钛板时正离焦量对焊缝成形质量、显微组织和力学性能的影响，采用真空舱和大功率碟片激光器，在4.0×10-1 Pa的真空度下进行不同离焦量的焊接。结果表明：正离焦量可有效完成板材的焊接。在真空环境中，随着离焦量的增加，焊缝表面的成形质量提升，焊缝熔宽增加。离焦量的增加会导致光斑能量分散，因此当离焦量达到+4 mm 时，焊缝熔宽达到最大值，随后开始呈下降趋势。在不同的正离焦量下，焊缝与热影响区晶粒的尺寸、形式均不同，随着离焦量的增加，晶粒尺寸逐渐降低。0 mm离焦时，焊缝显微硬度提升1～2倍，在+4 mm和+8 mm的离焦量下，焊缝显微硬度无明显变化。使用8 mm的离焦量焊接时，焊缝的拉伸力和抗拉强度达到最大值，分别为57 759 N和292 N/mm。通过对正离焦量下真空焊接TA2工业钛板的研究，得出结论：使用+4～+8 mm的离焦量真空焊接TA2工业钛板，可得到综合性能较好的焊缝。这对其在船舶制造领域的应用具有重要的意义。

采用激光选区熔化（SLM）技术成型CoCrMo合金标准样件，并将SLM成型的CoCrMo合金和铸造CoCrMo合金分别与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）样件配副进行摩擦磨损实验。实验结果表明，在干摩擦、生理盐水、人工唾液和小牛血清4种润滑条件下，SLM成型的CoCrMo合金摩擦系数均小于铸造CoCrMo合金。另外，不同润滑条件下，SLM成型的CoCrMo/UHMWPE和铸造CoCrMo/UHMWPE的磨损机理不同。

选用珠光体耐热合金钢12Cr1MoV作为研究对象，通过不同的热处理过程制备了金相组织为珠光体+铁素体、板条状回火马氏体+少量残余奥氏体、回火马氏体和回火索氏体的样品，对比分析了激光诱导击穿光谱（LIBS）的谱线强度、等离子体温度、电子密度以及Fe元素离子线和原子线谱线强度比与金相组织之间的关系。研究结果表明：回火马氏体的光谱强度最强，珠光体+铁素体和板条状回火马氏体+少量残余奥氏体的光谱强度接近，回火索氏体的光谱强度最弱；各样品的等离子体温度基本一致；回火马氏体的电子密度最大，其余样品电子密度基本一致；Fe元素离子线和原子线强度比与金相组织存在一定的关联性，说明LIBS技术具有分析锅炉受热面金相组织变化的潜在能力。

针对不锈钢-碳钢层合板制备方法中结合面存在的缺陷问题，采用激光熔覆法制备金属层合板。调整激光功率和扫描速度两个主要工艺参数，研究其对层合板金相组织的影响。通过不锈钢-碳钢层合板金相组织分析以及拉伸试验研究，优化层合板激光熔覆工艺参数。结果表明：随着激光能量密度的增大，不锈钢-碳钢层合板界面波高依次呈0.01～0.03 mm、0.08～0.10 mm和0.11～0.14 mm三种形态，且熔覆层厚度逐渐增加。随着界面波高的增大，屈服强度逐渐增大，当不锈钢-碳钢层合板界面金相组织形态呈波高为0.11～0.14 mm时，屈服强度为410 MPa。激光熔覆制备方法获得了不锈钢-碳钢冶金结合及组织性能均良好的层合板，屈服强度和延伸率均达到了不锈钢层合板的标准要求，表明此工艺方法是可行的，为激光熔覆制备层合板的广泛应用提供了理论和试验依据。

金属层合板复层与基层物理特性存在差异，激光弯折区特性异于单一板材。为研究层间热传导特性，选取不锈钢碳钢层合板进行激光弯曲实验。观察分析不同累积线能量下不锈钢层合板弯折区的金相组织，利用IPP图像处理软件划分热影响区，分析层间热传导特性。层间热导率差异使得层间热传导速率减缓，碳钢层热影响区呈现扁平抛物线梯度分布，并于下界面处出现热累积现象。层间热传导特性通过影响层间温度梯度及塑性变形区域实现层合板不同角度的弯曲。热传导特性研究为提高层合板激光弯曲精度与质量提供理论和实验依据。

为了对金相组织的多项组织含量进行定量分析，提出应用Canny算法和灰度等高线相结合的方法来产生封闭金相组织边缘。首先，采用高斯函数对金相组织的灰度图像进行模糊处理，然后，用Canny算法对模糊后的图像获取具有单边缘效应的原始边缘。通过最大类间方差法对原始边缘进行自动计算，获得抑制虚假边缘的阈值，并通过该阈值获取基础边缘。由于基础边缘具有不连续性，因此需根据基础边缘端点的邻域灰度中值计算所需的灰度等高线，同时根据设定的等高线和基础边缘融合的条件，以基础边缘的端点为起点生成封闭边缘。实验结果表明，该算法可有效地生成符合要求的封闭边缘，采用该算法产生的封闭边缘进行金相组织含量测定可使测量误差降低到±1%，可测组织含量范围达到5% ~95%。该算法能满足多项金相组织含量测定的定量分析要求且具有普适性。

研究了调质状态下激光焊接30CrMnSiA钢时焊缝的金相组织、显微硬度及热影响区性能变化,分析了焊接接头的拉伸机械性能及拉伸试样断口形貌.结果表明,在焊接参数匹配和工艺技术措施选择合理的情况下,采用激光焊接调质状态下的30CrMnSiA钢,焊接接头的性能和组织优良,热影响区硬化、脆化和软化等性能上的变化问题并不突出,焊后不需热处理即可保证焊接接头的性能.调质状态下30CrMnSiA钢激光焊接工艺参数选定的主要出发点应是防止裂纹和保证焊缝表面成形质量.