为提高三维打印技术制备M2高速钢刀具材料的力学性能及改善微观组织，促进金属刀具材料三维打印技术的发展，采用激光选区熔化技术，在不同基板材料和铺粉速度下制备M2高速钢试样。对试样力学性能以及微观组织进行表征与观察。结果表明：与M2高速钢基板相比，316L不锈钢基板的热膨胀系数高约57.27%，热导率低17.28%，制备过程中产生的热应力显著降低并且冷却缓慢使残余应力释放更充分，因此采用316L不锈钢基板更有利于成型M2高速钢试样。铺粉速度减小，打印过程中实时热处理时间将大大增长，这导致材料硬度略有下降但微观组织更加致密，裂纹、孔隙等缺陷减少，拉伸强度升高。经试验得到的试样洛氏硬度最高可达（58.97±0.28）HRC，拉伸强度能够达到（937±118）MPa。微观组织呈现网状结构且其中存在大量马氏体柱状晶，针宽小于1 μm，主要物相有α-Fe、马氏体、奥氏体以及MC型碳化物。

使用波长为1 030 nm飞秒脉冲激光在M35高速钢表面加工微凹坑阵列, 运用光学显微镜、白光干涉仪和接触角测量仪分别测量样品表面的三维形貌和接触角, 探究不同参数对样品表面形貌和接触角的影响规律。结果表明, 随能量密度和扫描次数增加, 微凹坑的半径和深度均增大, M35高速钢表面接触角减小, 样品表面亲水性增大, 微凹坑间距减小可提高M35高速钢表面的亲液性。试验结果可为高速钢表面润湿性的研究提供参考。

以W6Mo5Cr4V2(M2)高速钢刀具材料为试样，研究激光冲击对M2材料疲劳性能的影响。对M2试样进行激光冲击处理、金相组织观察、残余应力测量及疲劳性能检测等试验，分析激光冲击对试样表层材料微观组织、残余应力和疲劳性能的作用机理。结果表明，激光冲击后M2试样表层微观组织晶粒细化，晶界增多，形成位错与孪晶等晶格缺陷；激光冲击区产生一定深度的残余压应力层，横截面上的残余压应力由表及里逐渐减小，表面残余压应力值最大，距表面一定距离范围内，残余压应力值基本稳定；激光冲击前后，试样的平均疲劳寿命有显著提高，不同的激光冲击工艺参数对试样的疲劳性能产生不同的影响。激光冲击处理使M2高速钢表层材料得到强化，疲劳性能有效改善。

利用激光熔覆技术,在W6Mo5Cr4V2高速钢(HSS)表面制备了Ni基WC条纹,分别对HSS试件和Ni基WC熔覆条纹试件进行了摩擦磨损实验,测试了试件的摩擦因数,研究了Ni基WC条纹HSS试件的减摩机理。结果表明,Ni基WC熔覆条纹试件的摩擦因数小于HSS试件的,并且随着熔覆条纹间距的减小而减小。Ni基WC熔覆条纹试件中析出的石墨和自身含有的Ni金属具有良好的减摩作用;Ni基WC熔覆条纹的减摩机理是软基体与硬相的相互结合。

利用Nd∶YAG固体激光器对50CrNiMoVA弹簧钢进行了扫描实验, 并与W2Mo9Cr4VCo8高速钢进行了对接焊。分析讨论了激光工艺参数对焊缝成形的影响, 观察了焊接接头显微组织, 进行了焊接接头性能实验, 并讨论了焊后热处理对焊接接头组织和性能的影响。实验结果表明, 在功率为1000~1100 W、焊接速度为3 m/min、氩气保护气体流速为15 L/min的条件下, 得到的焊缝平滑、无明显缺陷、深宽比大, 且表面成形好, 焊缝强度高, 齿部材料与背部材料结合牢固。焊后经过热处理, 接头的抗弯性能和抗拉伸能力得到明显改善, 弯曲角超过90°, 焊缝沿纵向和横向均未发生开裂。锯切寿命测试结果表明, 接头符合锯带生产要求。

沟槽状表面织构广泛应用于机械密封、缸套活塞环等机械摩擦部件，其性能取决于加工后的几何参数，因此高效准确地加工出理想尺寸的织构显得尤为重要。运用不同的激光输出功率、重复频率和扫描速度在高速钢表面加工沟槽状表面织构，设计了三水平三因素的全面实验，系统研究了加工参数与沟槽织构几何参数的关系。结果显示：随着激光重复频率的增加，沟槽织构深度和宽度均呈现先略微增大后减小的趋势。扫描速度增大使沟槽织构深度先增加后减小，而宽度均随着扫描速度的增大而变大。方差分析表明：较之激光输出功率，激光扫描速度、重复频率及其交互作用对织构加工深度和宽度的影响更显著。输出功率在10~14 W之间、重复频率在20~30 kHz之间、扫描速度1 000 mm/s左右时，加工高速钢表面沟槽织构的质量较好。同时，压痕实验证明,在织构边缘区域硬度明显增加。

采用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢试件表面加工出Ni基WC凸包，分析了激光工艺参数对Ni基WC凸包的影响，观察了试件的金相组织并测试显微硬度，通过摩擦磨损试验对比光滑高速钢试件和Ni基WC凸包高速钢试件的摩擦系数和磨损量，并观察磨损形貌。试验结果表明，与高速钢试件相比，Ni基WC凸包高速钢试件的磨损量和摩擦系数降低，激光熔覆Ni基WC凸包能够有效提高高速钢试件表面的耐磨性能。激光熔覆Ni基WC凸包表面以磨粒磨损为主，凸包间隔区域表面包括磨粒磨损和黏着磨损。激光熔覆Ni基WC凸包的硬度提高，WC颗粒的弥散强化作用以及凸包的散热作用，有助于改善Ni基WC熔覆凸包试件耐磨性。

应用激光熔覆技术在W6Mo5Cr4V2高速钢试样表面加工出Al2O3熔覆条纹,观察了试样的金相组织,测试了显微硬度,通过磨损试验对比高速钢试样与激光熔覆Al2O3条纹试样的摩擦因数和磨损量,并观察了磨损形貌.结果表明,与高速钢试样相比,Al2O3熔覆条纹试样的磨损量和摩擦因数降低.高速钢试样磨损表面以磨粒磨损和黏着磨损为主;Al2O3熔覆条纹试样以磨粒磨损为主;Al2O3熔覆条纹间隔区域以磨粒磨损为主,伴有少量的黏着磨损.Al2O3熔覆条纹材料的晶粒细化、Al2O3颗粒的弥散强化以及Al2O3熔覆条纹试样与对摩球的相互作用,有助于改善高速钢Al2O3熔覆条纹试样的耐磨性能.

针对激光在硬脆性材料精密加工中存在比较严重的再铸层和不可避免的微裂纹、热变形等影响激光加工表面质量现象, 利用低压水射流辅助激光加工的方法对W6Mo5Cr4V2高速钢进行试验加工, 对比分析了激光加工参数对常规激光加工与低压射流辅助激光加工后的材料表面微观形貌的影响,研究了激光加工参数对常规激光加工与低压射流辅助激光加工热影响区的影响规律。研究结果表明: 这种利用射流束的冲蚀作用的复合加工方法对高速钢加工的表面质量有非常显著的改善作用, 复合加工后的高速钢材料表面无明显的再铸层。同时, 由于射流束的冷却作用, 相对于常规激光加工来讲, 复合加工后的高速钢材料表面热影响区显著减小。

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。