为了获得综合性能优良的含氮奥氏体不锈钢激光熔覆层,以经过超高纯氮气处理的固溶渗氮AISI304粉末为原料,采用激光熔覆技术制备了不同氮含量的奥氏体不锈钢熔覆层,并对熔覆层的组织和性能进行了研究。研究结果表明:在激光熔覆过程中存在氮的析出,熔覆层中存在气孔;随着粉末中的氮含量增加,熔覆层中的氮含量逐渐增加,孔隙率先增大后减小,强度明显提高,但断后伸长率逐渐下降。对于采用氮质量分数为0.41%的粉末制备的熔覆层,其氮的质量分数为0.25%,抗拉强度为(856±20) MPa,屈服强度为(747±15) MPa,断后伸长率为(22±3)%,平均显微硬度为280.68 HV0.2;对于采用氮质量分数为0.16%的粉末制备的熔覆层,其自腐蚀电位为0.0777 V,腐蚀速率为1.6198×10 -5 g/(m 2·h),均远优于AISI304熔覆层。

为提高Inconel 690合金管表面的耐蚀性和耐磨性，对合金管表面进行了激光熔凝渗氮处理,对处理后试样的微观组织、相组成、显微硬度及耐蚀性能进行了测试与分析，研究结果表明,激光氮化层主要由CrN、γ相等物相组成，氮化层具有较高冶金质量且无裂纹、气孔等缺陷，组织分布均匀、晶粒细小，显微硬度最高达到253 HV。经过激光熔凝渗氮处理后，合金管对Cl-表现出较好的腐蚀抗性，但对OH-的耐蚀性能轻微降低。

TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表现出了非凡的高比强度和良好的抗氧化性能, 这使它们可用于航空航天和石油化工领域。然而, TC4较低的耐磨性, 限制了它们在摩蚀环境中的应用。在众多的表面改性技术中, 激光渗氮由于可控并且可以对指定区域渗氮处理, 对环境无污染因此受到了极大的重视。本文通过采用Nd:YAG脉冲激光对在不同比例的氮和氩的混合气体中进行TC4合金表面氮化处理, 探讨了氮气浓度等对氮化层组织和硬度的影响。结果表明, 激光合金化试样存在组织不同的三个区域, 分别为熔融区、热影响区和基材。熔融区由钛合金基体和TiN组成, 其中TiN呈现树枝晶形态, 枝晶为定向生长的柱状晶, 在熔融区的底部, 枝晶以细小的针状枝晶形式存在; 熔融区存在明显的裂纹, 这些微裂纹是由于表面受激光脉冲作用快速熔化和随后急冷凝固时产生的应力所引起的。TiN激光合金化层的硬度在600～800 HV之间, 约为TC4合金的2倍。

采用激光硬化与渗氮复合表面改性技术，对W9Mo3Cr4V高速钢表面进行了强化处理。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电子探针、显微硬度计和摩擦磨损试验机，分别对复合处理试样的相组成、微观组织、成分、显微硬度和耐磨性进行了分析。研究结果表明，复合处理表面改性层主要是回火马氏体、残余奥氏体、Fe3N、Cr7C3、M2C 型碳化物所构成。由于激光硬化的晶粒细化作用，以及大量位错、孪晶、空位等微观缺陷的产生，致使氮化层的深度得到明显提高。与单一的激光硬化和渗氮工艺相比，复合处理工艺有效地提高了高速钢的硬度和耐磨性能。

对35CrMoA钢进行激光淬火渗氮复合处理,采用光学显微镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、显微硬度计及磨擦磨损试验研究了激光淬火/渗氮层的显微组织、硬度及耐磨性能,并与气体渗氮层对比。结果表明,两种渗氮层均由ε相,相,Cr2N相及Fe3C组成。激光淬火/渗氮白亮层中ε-Fe3N含量较高,而脆硬的ζ-Fe2N相及Fe2O3含量较低,且Cr2N颗粒细小。扩散层中-Fe4N中存在超点阵结构,Fe原子和N原子在相中有序排列,相和α-Fe相存在一定的位向关系,二者的共格性和相容性优良,细小渗碳体分布在条状下贝氏体组织中。激光淬火/渗氮试样的磨损表面划痕较浅,而气体渗氮试样表面有较深的犁沟,局部区域存在剥落,激光淬火/渗氮复合处理使渗氮层深度增加,硬度提高,耐磨性增强。

在一种增强型多弧镀膜装置上,实现了低温等离子体渗氮同氮化钛硬质膜沉积联合处理工艺.通过扫描电镜对膜层结构的分析,氮化钛硬质膜与基体之间具有相适应的力学性能,并在膜基界面处形成氮化物的混合层.通过对膜基结合力的定量测试,证实该工艺大幅度提高了膜基结合力.