研究所设计Fe基和Co基合金激光熔覆层的组织结构及海水环境下摩擦磨损行为，用于解决地铁ER9车轮钢表面防护与修复问题。采用激光熔覆技术在ER9车轮钢表面制备Fe基合金涂层和Co基合金涂层，利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对比分析了两种熔覆层的微观组织结构、物相及化学元素组成，利用往复摩擦试验机考察了其在海水环境下的摩擦学性能。结果表明：在海水环境下的滑动摩擦中，车轮钢基体表面覆盖了大面积腐蚀产物且呈现出大量平行于滑动方向的沟槽。而在两种熔覆涂层中，铁基合金涂层主要由α-Fe、(Fe,Ni)和Cr7C3等固溶体组成，平均硬度(约638.8 HV)相当于基体(284.8~293.2 HV)的2.21倍，摩擦因数约为0.270，磨损率为9.64×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制以轻微磨粒磨损为主，同时伴有腐蚀磨损。钴基合金涂层的结晶相主要是FeNi3相、γ-Co相和Cr23C6相，平均硬度(约467.9 HV)是基体约1.62倍，摩擦因数约为0.225，磨损率为3.06×10-5 mm3/(N·m)，磨损机制主要为轻微氧化磨损。

采用激光熔覆技术在GCr15轴承钢基体上制备了钴基合金涂层，对涂层进行了微观组织、显微硬度以及不同载荷下的干摩擦磨损试验研究。结果表明：从熔覆层底部至顶部显微组织分别以平面晶、柱状晶、树枝晶和等轴晶形态分布；由于合金元素的固溶强化、碳化物硬质相的弥散强化与显微组织的细晶强化，涂层的平均显微硬度较GCr15轴承钢提高约1.36倍；随外加载荷的增加，激光熔覆层的平均摩擦系数呈下降趋势，从0.342降至0.261，且波动幅度逐步减小，而磨损率逐渐增大至27.93×10^-2 mm³·N^-1·m^-1，不同载荷下的涂层呈现不同磨损机制，在150 N的载荷下，涂层以磨粒磨损和轻微氧化磨损为主，随着载荷增加到300 N时，涂层以氧化磨损和粘着磨损为主，当载荷达到450 N时，由于形成了稳定氧化釉质层与加工硬化层，涂层的磨损形式以微切削和强塑性变形为主，磨损表面光滑平整。

应用光纤激光器在GCr15轴承钢表面激光熔覆制备钴基合金涂层，运用正交试验研究激光功率、扫描速度与送粉率等工艺参数对熔覆层稀释率的影响，通过极差分析确定影响稀释率的关键因素，基于正交试验结果采用RBF神经网络建立激光工艺参数与熔覆层稀释率之间的预测模型，并用测试样本对网络进行检验。结果表明：对稀释率影响最显著的因素为送粉率，由于粉末熔化存在所需能量阈值和“热屏蔽”效应，稀释率并非随着激光功率和送粉率的增大而一直增大或减小，而是存在波动现象；随着扫描速度的增大，稀释率不断变小，稀释率的变化由各熔覆工艺参数交互作用决定。经过试验数据训练后的RBF神经网络模型可以实现对不同激光工艺参数下制备的钴基涂层稀释率进行预测，预测值和试验测得值之间的相对误差都在6%以内，具有较高的预测能力。

为改善AZ91D镁合金的表面性能, 采用预置粉末脉冲激光熔覆法在镁合金表面制备钴基合金涂层, 用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析熔覆层与基体结合界面特征、熔覆层成分。并结合Co-Cr相图、Co-W-C相图分析了熔覆层的组织形成过程, 对基体及熔覆层显微硬度和耐蚀性进行测试。结果表明:合金层与基体冶金结合,熔覆层无明显缺陷; 熔覆层硬度约为560 HV达到基体的9倍; 钴基合金层的耐蚀性能较高, 自腐蚀电位比AZ91D镁合金基体提高1.18 V, 腐蚀电流降低约5个数量级。

采用5kwCO2连续激光器，在DZl25高温合金表面制备了TiN增强Co基复合涂层，并对熔覆层的显微组织、相结构、显微硬度和抗磨损性能进行了研究。结果表明：激光熔覆层主要由γ-Co、TiN、TiC、(Cr，W)23C6和Co3Ti组成；激光熔覆层与基体形成良好的冶金结合；熔覆层中弥散分布着许多大小不等的TiC、未熔TiN及其它硬质点相，大幅度提高了熔覆层的耐磨性能，耐磨性随着扫描速度的增加而提高。

为了研究Ti对Co基合金涂层组织及性能的影响,采用5 kW CO2激光器在低碳钢表面熔覆Co基合金涂层及Ti/Co基合金复合涂层,对比研究两种涂层的组织、显微硬度以及滑动磨损性能。结果表明,Co基合金涂层主要组成相为γ-Co,ε-Co,Cr23C6等;Ti/Co基合金复合涂层组成γ-Co,ε-Co,Cr23C6,TiC等。Co基合金涂层由发达的γ-Co枝晶和其间共晶组织所组成,Ti/Co基合金涂层典型组织为等轴固溶体以及细小的共晶组织;研究发现原位生成的TiC对熔覆层的组织有显著的改善作用,促使其由树枝晶向等轴晶转化,从而细化组织。