为了获得奥氏体不锈钢在液压支柱钢表面激光熔覆的最佳工艺参数，选取工艺参数激光功率、扫描速度、送粉速度为输入变量，将熔覆层质量作为评价指标建立数学模型，设计了16组正交实验。利用自适应混沌粒子群算法进行寻优，对熔覆层宏观形貌和显微组织进行实验分析，验证优化后的工艺参数的合理性与准确性，并将综合评价值相近的两组试件进行对比。结果表明：激光功率为1200 W、扫描速度为13 mm/s、送粉速度为1.72 g/min是最佳的工艺参数组合；采用自适应混沌粒子群算法对工艺参数进行优化，能够有效地改善熔覆层的宏观缺陷和表面性能，证明了该优化算法在激光熔覆领域应用的可行性。

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律，采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层，选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织，使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度，使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明，激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化，随着重熔功率的增加，熔覆层晶粒尺寸先减小后增大，重熔功率为1 260 W时，熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小；重熔后熔覆层的硬度均有较大提高，相较未重熔试件硬度最高可提升22%；从磨损形貌来看，试样的磨损机理主要为磨粒磨损，经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知，重熔功率在1 260 W时，试件的耐磨性能最好。

激光熔覆涂层质量由各个工艺参数及其交互作用共同决定，通过工艺参数优化可实现熔覆涂层调形控性。从传统优化方法和智能优化方法的角度，详细阐述熔覆涂层质量优化的国内外研究现状，归纳讨论各种优化方法的优缺点，分析了不同优化方法在提高涂层性能时所发挥的作用。最后对涂层质量优化方法的未来发展趋势进行了展望。旨在为高品质的熔覆涂层制备提供优化方法和今后激光熔覆工艺优化方法研究提供可以借鉴的研究方向。

为改善20Cr13不锈钢零部件表面性能，利用激光熔覆技术在20Cr13不锈钢基材表面制备15-5PH合金涂层实现其表面强化。采用超景深显微镜、光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计及摩擦磨损试验机等，对利用信噪比分析获得的较优工艺参数下的15-5PH合金涂层的几何形貌、微观组织、物相、显微硬度及摩擦磨损性能等进行分析。结果表明：熔道的熔宽、熔高、熔深与激光比能之间成正比；15-5PH涂层与20Cr13不锈钢冶金结合良好，无裂纹、气孔等缺陷；涂层组织以等轴晶和柱状晶等组成，涂层中析出了颗粒状NbC、NiCx、ε-Cu等硬质相。显微硬度和摩擦磨损性能结果表明，涂层显微硬度约为基材的2.4倍，同时涂层耐磨性较基材有明显提升，其磨损形式为黏着磨损及磨粒磨损。

为进一步提高再制造合金层表面质量，提升其综合力学性能，通过数值模拟与试验相结合的方式，研究激光重熔路径对熔覆层残余应力及表面质量的影响机理。首先，基于Simufact Welding软件平台分别建立了激光熔覆及三种不同扫描路径下的重熔模型，仿真研究重熔过程温度场及应力场变化规律。然后，进行了激光重熔工艺试验，通过X射线残余应力检测仪、基恩士超景深显微镜对再制造合金层的残余应力及表面形貌进行检测分析。仿真结果表明，重熔过程中工件表面各点的温度梯度比熔覆过程有明显的降低，重熔前工件最大残余应力为269.59 MPa，经激光重熔后，工件的残余应力得到明显的降低，且L₁型重熔路径下工件的残余应力值最小，仅为重熔前应力值的1/2左右。残余应力试验结果与仿真计算数值偏差在10%以内，证明了仿真计算的准确性。通过对合金层的表面形貌进行三维提取发现，激光重熔能有效降低熔覆层表面粗糙度。

为了解决恒温条件下光学部件粘接用微厚胶层凝固应力无法定量获知的难题, 设计了一种微厚胶层恒温固化状态动态监测系统。首先通过微厚胶层恒温凝固应力产生机理及影响因素分析, 确定了微厚胶层恒温固化状态动态监测系统的工作原理, 制定了胶层固化状态监测系统的总体方案; 然后设计了各功能模块的关键部件结构, 对其支撑结构的刚度、挠度和形变进行详细计算与有限元分析, 并建立基于装配方向图的整机装配模型; 最后对所设计系统的性能进行实验验证。结果表明: 经过优化后的监测系统设计合理, 带45°支撑角的U型结构整体刚度较初选7型结构提高了84%, 使用该系统监测并获得了两种胶层固化阶段的状态特征和应力方向及数值, 应用效果良好。该研究为微厚胶层的固化原理提供了理论参考, 使恒温状态下微厚胶层固化状态实测成为可能。

为了获得304L/316异种钢薄板激光焊接的最优工艺参数，采用灰色关联度分析法，通过Taguchi L9正交试验方案，以激光功率、扫描速度、离焦量为主要影响因素，对接头形貌、几何变形以及拉伸力学性能进行实验研究。结果发现：激光焊接薄板的角变形随离焦量的增加而减小；弯曲变形随激光功率的增加而增大；抗拉强度随离焦量的增加呈现先增后减的规律。当激光功率为1500 W、扫描速度为15 mm/s、离焦量为+2 mm时，304L/316异种钢焊接薄板抗拉性能最强且变形最小，接头强度高于母材，填料粉末熔化后沿着对接缝隙渗到板材底部，形成包含细小柱状晶和少量等轴晶的金属填料接头，最终填料粉末与母材形成了有效的冶金结合。

工艺参数是决定铝合金激光焊接质量的关键因素。因此，在保证焊缝形貌质量优良的前提下，提出一种响应面与粒子群（RSM-PSO）的组合算法，探究2 mm厚6061铝合金薄板激光焊接最优工艺参数。基于Design-Expert 10.0软件进行光纤激光焊接试验设计，以焊缝塌陷和薄板弯曲变形为响应，建立了焊接参数多元线性回归模型，分析了各工艺参数对焊接质量的影响，并采用粒子群智能算法进行优化。结果表明：本研究试验条件下，扫描速度和离焦量的交互作用对焊缝塌陷影响比较大，激光功率与扫描速度对薄板变形量的影响比较大。优化后的最佳工艺参数组合为激光功率2629 W、扫描速度6.85 mm/s、离焦量-0.18 mm。此参数下，6061铝合金薄板塌陷深度仅为85.66 μm，弯曲变形也处于较低水平，为1.2 mm，表明该算法所寻参数可有效提高焊接质量。

为了获知激光功率对激光熔覆修复立柱用钢的影响规律，并找出熔覆层力学性能最优时的激光功率参数，采用单因素变量法，保持扫描速度20 mm/s、送粉量18 g/min、离焦量0 和光斑直径2 mm不变，分别研究了激光功率为1500，1800，2100，2400 W时熔覆层的显微组织、拉伸性能及其断口形貌。结果表明：当激光功率为1800 W时，在立柱用钢表面上制备的FeCrNiSi合金涂层的热影响区深度最小值约为360 μm；涂层显微组织主体由均匀的胞状晶和柱状晶组成；涂层的延伸率在熔覆试件中最高，约为5.3%；拉伸试件涂层断口呈韧性特征，涂层的塑性在熔覆试件中最强。综合考虑激光功率对27SiMn钢激光熔覆涂层的截面形貌、显微组织、力学行为特征以及断口形貌的影响，得出1800 W是最佳激光熔覆功率，在此功率下可制备出结合紧密且塑性较好熔覆涂层。

为了获得激光熔覆FeCrNiSi粉末在Q690上的最佳工艺参数，提出了一种基于响应面法（RSM）与第二代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的激光熔覆参数优化方法。通过设计响应面法中的Box-Benhnken试验方案，搭建输入变量（激光功率、扫描速度、送粉速率）与响应值（稀释率、热影响区深度、显微硬度）之间的代理模型，运用NSGA-Ⅱ对工艺参数进行寻优，结果表明，激光功率为1950 W，扫描速度为19 mm/s，送粉速率为2.4 r/min时，获得最优参数，在此条件下熔覆后的试件的稀释率降低了22.4%，热影响区深度减小了17.9%，显微硬度增大了4.2%。