为减少熔覆层加工余量,提高熔覆层质量,仿真研究影响熔覆层残余应力的因素和其影响规律的有限元。利用Ansys软件分别建立了具有30%,40%,50%,60%,70%搭接率的1 mm厚度的多道熔覆模型,探索搭接率对残余应力的影响规律。利用激光熔凝温升模型和粉末吸收率模型建立激光熔覆温升模型,通过与仿真温度比较来验证模型的准确性,并进行了相应的实验来观察熔覆层的物理性能。激光熔覆温升模型温度与有限元仿真模型温度较吻合。有限元仿真结果表明:30%搭接率下最小残余应力为160 MPa,50%搭接率下最小残余应力为95 MPa,70%搭接率下最小残余应力为108 MPa;最小残余应力出现在距离熔覆层顶部0.2 mm的位置,最大残余应力出现的位置逐渐向基体方向移动;随着搭接率的增加,熔覆层显微硬度逐渐增大,熔覆层的摩擦系数先增加后减小。随着搭接率的增加,熔覆层平均温度逐渐增加,等效残余应力平均值和最小值逐渐减小,实验结果表明具有50%搭接率的熔覆层与基体结合良好,抗磨效果显著,最适合后续加工。

理论分析和实验研究了高功率CO2激光对远场光导型长波红外HgCdTe探测器的干扰损伤。采用激光辐照探测器的温升理论模型，根据实验参数，讨论了高功率激光对长波红外探测器的损伤机理，计算了温升与辐照时间和功率的关系，并和CO2激光器在距离15 km处辐照光导型长波红外HgCdTe探测器的实验结果进行对比分析。实验结果表明，2.5 kW连续CO2激光经过大气衰减后在15 km处激光功率密度可达0.161 W/cm2，计算可知此时会聚到探测器靶面处的功率密度为140 W/cm2；靶面处功率密度为20.5 W/cm2时，对探测器产生干扰；靶面处功率密度为110 W/cm2时，达到损伤，计算此时探测器表面温度已达到Hg析出温度，这一实验现象和理论计算预期结果相吻合。实验结论对研究探测器的激光防护和激光干扰星载探测器技术具有指导意义。

建立了侧向送粉激光熔覆粉末颗粒温升的数学模型,该模型可以考虑激光束的功率分布。推导了考虑激光束直径大于粉斑直径和小于粉斑直径两种情况下,粉末颗粒在光束辐照下的温升与其在光束下运动时间的关系式。通过算例,给出了在不同激光功率下粉末颗粒的温升随其与激光束相互作用时间的关系曲线以及不同颗粒直径条件下粉末颗粒温度随相互作用时间的关系曲线。采用微距摄影技术对粉末颗粒到达熔池表面的状态进行实验观测,并采用图像分割技术中的迭代阈值选取方法,对所获得的灰度图进行处理从而得到了粉末颗粒到达熔池的温度。计算结果与实验分析获得了相同的结论,从而验证了模型的正确性。