开展了超高强钢1700MS激光焊接工艺研究，对比分析了不同焊接速度时的接头微观组织、显微硬度和力学性能。结果表明，超高强钢1700MS焊接过程发生了马氏体回火转变，亚临界热影响区（SCHAZ）形成了大量粒状的回火马氏体，其尺寸和数量随着远离焊缝区中心明显降低。受其影响，焊接接头存在严重的软化现象，其最大硬度为609 HV，最小硬度为321 HV，后者仅为前者硬度的52.71%。同时，回火软化导致焊接接头两侧形成了中间软（热影响区）两边硬（焊缝区及母材）的不均匀组织结构，导致焊接接头在受力过程中力学性能降低。此外，增加焊接速度可降低SCHAZ的回火程度和宽度，从而提升接头力学性能。

为模拟钢轨缺口、裂纹缺陷修复，在U75V钢轨母材上开设U形坡口进行激光填丝焊接修复，获得的优化修复工艺参数为：激光功率P=5 000 W，焊接速度500 mm/min，送丝速度200 cm/min，离焦量+20 mm，Z轴抬升0.75 mm/道。焊后的焊缝热影响区存在针状马氏体组织，再经过600 ℃保温1 h的高温回火处理后，针状马氏体转变为回火索氏体组织，回火后焊缝抗拉强度及硬度与母材接近，摩擦因数略高于母材，但仍满足实际工况要求。

喷雾钢化工艺理论上比气冷钢化工艺更节能，为了探究喷雾钢化工艺的实际节能效果，本文采用尺寸为40 mm×40 mm×5 mm的平板玻璃进行了气冷钢化和喷雾钢化试验。结果表明：与气冷钢化工艺相比，喷雾钢化工艺在冷却过程中至少节能25.06%；喷雾钢化工艺可以提高玻璃的钢化程度，即破碎后的颗粒数增加了至少8.91%，表面压应力提高了至少12.12%；随着雾载分数的增加，冷却时间减少，节能效果和钢化程度提高。

针对激光熔覆层易形成非平衡组织以及其内部的残余应力易导致熔覆层变形、开裂等问题,采用回火热处理来改善420马氏体不锈钢熔覆层的综合性能,研究了回火温度对熔覆层显微组织、力学性能及耐腐蚀性能的影响。结果表明:原始熔覆层主要由马氏体、奥氏体和M23C6碳化物组成,经200 ℃和400 ℃回火后,试样中新生成了逆转变奥氏体;回火温度对试样的力学性能有一定影响,低温(100 ℃、200 ℃)和中温(400 ℃)回火态试样的抗拉强度(约为1800 MPa)和显微硬度(约为530 HV)与原始态试样相当;随着回火温度升高,试样的延伸率逐渐增大,但高温(600 ℃)回火态试样的强度和硬度显著下降,其延伸率略有降低;400 ℃回火态试样的综合力学性能最佳,但其耐腐蚀性能较原始态试样和市售420马氏体不锈钢420MSS略有下降。

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了4Cr5MoSiV1钢试样,研究了回火处理对显微组织和力学性能的影响。研究表明:SLM成形4Cr5MoSiV1钢试样在回火过程中发生了马氏体分解、残余奥氏体转变和碳化物析出,最终形成了稳定的铁素体和合金碳化物。试样经回火处理后,出现了晶粒形貌特征消失、晶粒尺寸增大等现象,导致其显微硬度和抗拉强度降低、断后伸长率增加。试样经450 ℃回火后析出了细小且均匀分布的碳化物,该碳化物通过沉淀强化作用使试样发生了二次强化。经600 ℃二次回火后试样的断后伸长率最大,为18.6%。未热处理和低温回火后试样的断口呈脆性解理断裂;中温回火后试样的断口呈准解理断裂;高温回火以及二次回火后试样的断口出现以韧性断裂为主的准解理断裂。

激光表面淬火技术具有高效、高质量、绿色环保的优点, 广泛应用于工业生产之中。为避免相邻两道激光之间回火区域的特性对淬火质量的影响, 利用有限元仿真分析的方法对H13钢高温回火区特性进行分析, 找出激光扫描速度、光斑大小、激光功率以及相邻两道激光的搭接率对高温回火区特性的影响。研究表明, 硬化层有效深度由二次淬火区深度决定, 二次淬火区和硬化层宽度随着激光功率、搭接率的增加而增加, 与光斑直径、光斑扫描速度呈相反趋势变化。通过实验对分析的结论进行了验证, 结果表明, 分析得到的数据和实验得到的数据变化趋势相同, 在边界条件比较精确的条件下, 可以用数值模拟的方法分析工件激光表面淬火工艺。

采用激光淬火技术在65Mn钢表面制备了硬化层,以常规淬火-回火处理为参照,对比考察了65Mn钢两种淬火表面的微观组织、显微硬度,并利用球-盘摩擦磨损试验机对其摩擦学特性进行了研究。结果表明,激光淬火表面组织为针状马氏体,组织更加细密,显微硬度最大值为920 HV,是常规淬火-回火处理的1.8倍。在摩擦载荷为10 N、转速为200 r/min的干摩擦条件下,激光淬火表面摩擦系数较小,为0.40～0.48;相同条件下,激光淬火表面的磨损量是常规淬火-回火的1.0/4.6,激光淬火表面具有更好的耐磨性。激光淬火的磨损机制主要是磨粒磨损和黏着磨损。

采用优化的激光熔覆工艺在45#钢表面制备了质量良好的颗粒增强多道镍基复合Ni60CuMoW涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)等表征手段研究了涂层的显微组织、颗粒相分布和结构特征。根据显微硬度和盘销式干摩擦磨损实验数据，比较了回火处理前后颗粒增强激光熔覆复合涂层的显微硬度分布和耐磨性能，并就热处理对磨损机制的影响进行了分析。结果表明，激光原位制备的颗粒增强镍基复合熔覆涂层经回火处理后，距结合界面0.3~0.8 mm区域范围内析出的复合碳化物和硼化物硬质颗粒具有完整性、尺寸分布均匀、密度大，与基体相界面呈牢固的冶金结合。回火处理前后涂层熔覆区的显微硬度较基体分别提高了4.9倍和5.8倍；耐磨性较基体分别提高了1.1倍和2.9倍。

在热作模具钢H13基体上通过激光熔覆制备出TiC/H13复合涂层，研究不同TiC含量对复合涂层抗回火（600℃）性能的影响。利用扫描电镜、能谱仪和显微硬度计对激光熔覆涂层回火前后的组织、成分、硬度进行了对比分析和测试。TiC质量分数小于25 wt.％时，涂层与基体之间保持良好的结合，没有出现明显缺陷，当质量分数为25 wt.%时，颗粒周围出现微裂纹。能谱分析表明复合涂层中的颗粒主要成分是Ti和C。激光熔覆TiC/H13复合涂层回火处理10h和回火前对比，晶粒明显长大，随着TiC含量增加，涂层晶粒越细小，TiC弥散分布于晶界处，抑制枝晶的生长，起到细化晶粒的效果；回火20h和回火10h的对比发现晶粒长大不明显。硬度测试显示随着TiC质量分数的增加，熔覆层硬度明显增加，回火后仍保持很高的硬度。

利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）和X射线衍射（XRD）等手段对高铬钢轧辊激光熔凝层的显微组织、相结构、回火稳定性及高温耐磨性能进行了分析。结果表明，高铬钢激光熔凝处理后剖面区由熔凝区、热影响区(HAZ)和基体组成。基体组织为回火马氏体和网状M7C3型碳化物，激光熔凝处理使基体中脆性碳化物完全溶解，表面熔凝区组织得到高度细化，呈现组织梯度，生成奥氏体和M23C6型碳化物，热影响区由隐晶马氏体、残余奥氏体和弥散的碳化物组成。激光熔凝区由于细晶强化、固溶强化和位错强化的共同作用，回火稳定性明显提高，560 ℃回火后出现二次硬化，峰值硬度达到672 HV。高温滑动磨损条件下激光熔凝层具有优良的耐磨性能。