为了研究激光冲击处理GH3039高温合金的高温拉伸性能，采用高能激光束对GH3039高温合金试样进行冲击处理，对比分析了温度为600 ℃时不同保温时间下激光冲击处理GH3039的表面残余应力的松弛行为，研究了保温5 h后激光冲击处理GH3039的晶粒尺寸变化特性以及激光冲击前后GH3039的高温拉伸性能和断口。结果表明：经激光冲击处理后，GH3039表层晶粒显著细化，冲击区域表层1.7 mm深度范围内的应力为残余压应力。600 ℃下保温5 h后，激光冲击处理GH3039的晶粒平均尺寸由20.5 μm增大到28.8 μm，但远小于母材晶粒平均尺寸47.9 μm；随着保温时间的延长，激光冲击处理GH3039的表面残余应力的松弛速率呈持续下降趋势；相比于母材，600 ℃下激光冲击试样的平均极限抗拉强度提升了7.9%，这归因于激光冲击处理诱导的晶粒细化和残余压应力。

为了研究激光冲击处理对GH3039高温合金表面完整性的影响，对GH3039高温合金试样进行了不同次数的激光冲击。采用表面轮廓仪、显微硬度计及X射线衍射仪等表征了激光冲击前后GH3039高温合金的表面粗糙度、显微硬度、残余应力、微观结构及物相组成。结果表明：与母材相比，在激光一次、二次和三次冲击后，试样的表面粗糙度平均值分别增加了28.5%、54.1%和109.1%，表面显微硬度分别增加了21.4%、26.5%和28.6%，试样的近表层平均晶粒尺寸分别减小了54.5%、57.1%和59.3%；激光冲击处理将试样表面的残余应力由拉应力（75 MPa）转变为压应力（一次冲击后为-275 MPa、二次冲击后为-302.4 MPa和三次冲击后为-335 MPa）；激光冲击试样的变形层深度由1.2 mm左右（一次冲击）增加到1.5 mm左右（三次冲击）；随着冲击次数的增加，衍射峰的半峰全宽明显增大，这归因于晶粒细化和微观应变的增加。

为了研究激光冲击处理对GH3039高温合金疲劳寿命的影响,采用Procudo200型激光喷丸系统对GH3039高温合金薄板试样表面进行冲击处理;然后采用光学显微镜观察激光冲击前后试样表层的微观组织,采用X-350A型残余应力测定仪测试激光冲击前后试样表层的残余应力,采用MTS Landmark 370.10 电液伺服试验系统进行疲劳试验,并利用∑IGMA500 型扫描电子显微镜观测疲劳试样的断口形貌。结果表明:激光冲击处理后合金表层晶粒明显细化,试样表面激光诱导的平均残余压应力达到了-255.07 MPa左右,试样的表面粗糙度由0.0346 μm增大到0.048 μm,激光冲击试样的疲劳寿命是原始试样的2.41倍;残余压应力和晶粒细化是激光冲击GH3039高温合金试样疲劳寿命延长的关键因素。

通过疲劳裂纹扩展实验，研究了激光冲击处理对TC4修复件疲劳裂纹扩展速率的影响，对比分析了激光冲击处理前后TC4修复件的表层残余应力、表面粗糙度和断口形貌的变化。结果表明，TC4修复件的激光修复区由β晶粒和沿晶界分布的α相组成，热影响区由等轴α晶粒和β转变组织组成。激光冲击处理TC4修复件物相的衍射峰半峰全宽较大，其表层的残余应力为压应力，表面的粗糙度增大。通过修正的七点递增多项式拟合法，获得了不同修复件的裂纹扩展速率方程。激光冲击TC4修复件的疲劳裂纹扩展速率小于未激光冲击的。

为了研究基于机械喷丸(SP)、热定型工艺的激光冲击处理(LSP) 对气门弹簧性能影响, 利用高功率激光对不同加工工艺制造的气门弹簧内侧进行单点冲击处理, 从残余应力、显微硬度和微观组织等方面分析了激光冲击强化对气门弹簧的影响。结果表明, 弹簧的激光冲击强化与喷丸强化相比, 效果差距不大。对基于喷丸强化的气门弹簧激光冲击处理的强化效果明显, 二次喷丸下的激光冲击处理出现最大残余压应力, 达到-541 MPa, 经二次喷丸+热定型处理的弹簧表面显微硬度最大, 达到668.4 HV。不同制造工艺制造的弹簧激光冲击强化后表面显微硬度的变化规律与冲击前基本一致。弹簧经激光冲击强化后晶粒发生细化, 晶粒尺寸和强化相是提高硬度的主要原因。

提出激光冲击处理增强渗碳的组合方法，提高了12CrNi3A钢渗碳层的质量和耐磨性能。采用球磨实验分析了渗碳和激光冲击增强渗碳两种工艺下材料的耐磨性能，采用扫描电镜(SEM)研究了激光冲击增强渗碳对12CrNi3A材料微观组织的影响。结果表明，激光冲击渗碳试样的比磨损率为2.69×10-14 m3/Nm，比渗碳试样降低了29%。从摩擦系数和微观组织两个方面分析讨论了这种工艺方法提高12CrNi3A耐磨性能的机理。一方面，激光冲击增强渗碳使试样的摩擦系数降低了25%；另一方面，激光冲击渗碳试样表层形成了大量细小的碳化物颗粒，并呈梯度分布，从而提高了12CrNi3A钢材料的耐磨性能。

为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件力学性能的影响，采用激光波长1064 nm，脉冲宽度15 ns，脉冲能量4 J，光斑直径3 mm的钕玻璃脉冲激光器，对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件进行冲击处理。采用光学显微镜(OM)观测激光冲击前焊接接头微观结构，采用透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)观测激光冲击后焊接接头表层微观结构，采用扫描电子显微镜(SEM)观测试样断口，并分析了力学性能提高的机理。实验结果表明：根据优化的激光参数，能在焊接接头表层制得纳米晶，晶粒大小为35 nm左右；激光冲击处理改变了焊接件热影响区的应力状态，由残余拉应力60 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击处理后，试样的抗拉强度提高了15.2%，屈服强度提高了15.7%，表面硬度提高了78.2%，平均冲击功提高了60%。AZ31B镁合金焊接件力学性能的提高是表面纳米化、应变硬化和残余压应力共同作用的结果。

为了研究激光冲击处理对AZ31B镁合金冲击韧性的影响，采用波长为1064 nm，脉冲宽度为15 ns，脉冲能量为10 J，光斑直径为3 mm的钕玻璃脉冲激光对变形镁合金AZ31B试样表面进行冲击处理。利用透射电子显微镜(TEM)观测激光冲击试样的微观结构，利用X-350A型X射线应力仪测定试样表面残余应力，利用JB-300B型冲击试验机测定试样冲击功的大小，利用扫描电子显微镜(SEM)观测夏比冲击试样断口。实验结果表明：根据优化的工艺参数，激光冲击处理能在AZ31B镁合金上制备出纳米结构表层，表面晶粒尺寸大约为20 nm；激光冲击处理改变了试样表面的应力状态，由残余拉应力17 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击之后AZ31B镁合金试样的平均冲击功由5.4 J增大到9.2 J，提高了70.4%。AZ31B镁合金激光冲击试样冲击韧性提高的机理是表面纳米化及残余压应力共同作用的结果。

为了研究激光冲击处理对镁合金焊接件应力腐蚀性能的影响，采用激光波长1064 nm，脉冲宽度15 ns，脉冲能量4 J，光斑直径3 mm的钕玻璃脉冲激光器，对AZ31B镁合金交流氩弧焊接件表面进行冲击处理。室温下采用三点加载的方式，在去离子水中对试样进行应力腐蚀实验。利用光学显微镜和透射电镜观测激光冲击试样微观结构，利用扫描电镜观测应力腐蚀断口。实验结果表明：根据优化的激光参数，能在试样表面制得纳米结构表层，样品表面纳米晶粒大小为35 nm左右；激光冲击处理改变了试样表面的应力状态，由残余拉应力60 MPa转变为残余压应力-125 MPa；激光冲击处理后自腐蚀电位增大88 mV，腐蚀电流减小了73.4%，从而降低试样腐蚀倾向；未激光冲击的试样在浸没了192 h后出现应力腐蚀开裂，而激光冲击的试样在浸没了10个月后未出现裂纹，这表明激光冲击处理能够提高AZ31B镁合金焊接件抗应力腐蚀的能力。

对平顶光束激光冲击2024铝合金诱导的残余应力情况进行了有限元模拟与实验研究。改进了平顶光束诱导冲击波的压力分布模型，并将该模型用于残余应力场的有限元模拟。在实验室环境下获得了适合用于激光冲击的高质量平顶光束，并使用该光束进行激光冲击2024铝合金的实验，实验结果和模拟结果基本一致。研究发现平顶光束冲击2024铝合金有如下特点：存在一个阈值，当激光冲击波压力小于该阈值时，影响区内残余应力场近似均匀分布；当冲击波压力大于该阈值时会引起“残余应力洞”，但该“残余应力洞”内部近似均匀分布。在深度方向上，塑性影响深度和最大残余应力深度随激光冲击波压力的增加而增加。