随着半导体激光自身输出功率和转换效率的提升, 半导体激光已经广泛的应用于激光加工领域。本文针对目前激光加工领域对半导体激光硬化光源的需求, 研制了波长为976 nm的连续输出半导体激光硬化光源。该光源采用空间/偏振合束工艺达到了较高的合束效率, 采用柱面微透镜阵列分割与聚焦镜复合较好地匀化了巴条激光器慢轴方向固有的光强起伏, 使聚焦光斑的光强呈平顶分布。最后对该光源进行了实验装调和测试。结果表明, 在工作电流为93 A时, 光源的最大输出功率为5 120W, 电光转换效率达47%, 光斑尺寸为2 mm×16 mm, 光斑分布为平顶分布, 平整度大于90%, 满足工业中对大面积、高效率激光硬化的要求。

采用激光相变硬化技术对45 号钢拉伸试样表面进行处理，通过拉伸实验获得试样的强度极限，测量了硬化层深度和硬化表面硬度，并用电子显微镜(SEM)对断口表面进行了分形分析，断面具有分形特征，利用分形理论计算了断面的分形维数。研究结果表明，随着激光束功率的增大，试样表面硬化层的深度和硬度是增加的，导致拉伸强度极限逐渐降低，断面分形维数也随之增大。对于该种材料，拉伸强度极限与断口分形维数可以互相表征。

采用正交实验的方法,以半导体激光器对H13模具钢进行激光淬火,研究激光功率、扫描速度、搭接率等工艺参数对激光淬火后材料性能的影响,并对组织进行观察分析.结果表明,当激光功率为1 800 W,扫描速度为1 000 mm/min,搭接率为40%时,H13钢表面硬化性能最佳,其表面硬度高达777.5 HV0.2.

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。

采用激光相变硬化的方法在电镀前对基体表层预先进行处理，以改善镀层与基体的结合强度，提高其承载能力。借助扫描电镜(SEM)分析镀铬层的组织和界面，对镀层、相变硬化区和基体的硬度变化进行分析，对镀层抗高温烧蚀能力进行测试。结果表明，基体经激光相变硬化处理后，既可以促进镀层外延生长，又可以在镀层和基体之间实现硬度的梯度过渡，从而可以改善结合，缓解应力，提高承载能力，镀层的抗剥落能力和使用寿命得到显著提高。激光相变硬化得到细小的淬火马氏体，位错密度显著增加，表面活性增强，是促进镀层外延生长的主要原因。

利用光学显微镜、电子探针等微观分析手段对灰口铸铁激光硬化层中石墨相行为进行了较为深入的分析.结果表明,石墨在熔化层中完全溶解,且扩散较均匀;相变硬化层中石墨部分溶解,而扩散不均匀;在过渡层中石墨则基本不溶解.由分析可知,石墨的这些行为与硬化层的组织及硬化效果有极其密切的关系.