为增强304不锈钢表面性能，利用激光熔覆技术在其表面制备了TiC颗粒增强Fe基复合涂层，研究了激光功率对涂层几何特征、组织特征及硬度的影响规律和原因，引入灰关联分析综合表征熔覆层的组织特征，并推测出激光熔覆过程中TiC颗粒的熔解机制。结果表明，随激光功率的增加，熔覆层高度、气孔率、未熔TiC颗粒含量降低，宽度、深度、稀释率、析出TiC的二次枝晶臂间距增加，析出TiC含量先增加后降低、基体的二次枝晶臂间距先降低后升高且在1800 W时分别达到最高和最低。当激光功率为1800 W时，熔覆层表面成形良好，其组织特征均衡发展且灰关联度达到最大，平均硬度为801.5 HV_0.5，达到基体的4.5倍左右。另外，TiC颗粒在激光熔覆中共有两种熔解机制，其特征分别为由外向内和整体分解，两种机制共同作用导致TiC颗粒的完全熔解。

为了获得TiC铁基合金粉末在316L不锈钢上的激光熔覆最佳工艺参数，提出了一种基于遗传算法优化的反向传播（BP）神经网络的激光熔覆参数优化方法。设计三因素五水平的全因子试验，测量了熔覆层的宏观形貌和平均硬度，建立输入参数（激光功率、扫描速度、保护气流量）和响应量（熔覆层宽度、熔覆层高度、稀释率、显微硬度）的神经网络模型。以多元非线性回归分析工艺参数对响应量的影响，并以综合灰关联度表征熔覆层的综合性能，寻优得到最佳参数。试验结果表明，激光功率和扫描速度对熔覆层宽度、稀释率和显微硬度的影响明显，而保护气流量对熔覆层高度影响最显著，遗传算法优化的BP神经网络模型各响应量模型的拟合优度均达到0.85~0.91之间，GA-BP模型精度良好，当参数为1090 W，扫描速度为4.4 mm/s，保护气流量为10 L·min^-1，综合性能最佳，表明BP神经网络算法适用于激光熔覆层质量控制和参数优化。

在工业领域中，通过铸造所制备的巴氏合金往往存在缺陷。为了探究如何减少巴氏合金在组织和性能上的缺陷，对比了通过传统浇铸和冷金属过渡焊接（CMT）两种方法在20钢基体上所制备巴氏合金层的组织和性能，并在其表面进行了激光重熔试验。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪以及维氏硬度计等仪器检测了浇铸、堆焊巴氏合金和重熔巴氏合金层的组织和硬度，通过对比分析可知，CMT堆焊层组织较浇铸层更细，与钢基体的冶金结合更强。激光重熔在细化晶粒、消除粗大组织的同时，未产生偏析、气孔等缺陷。不同激光功率对于巴氏合金层的组织和性能影响各不相同，激光功率分别为300 W和500 W时，堆焊、浇铸试样的重熔层硬度达到最大值35.16 HV_0.025和36.92 HV_0.025。激光重熔对巴氏合金组织和性能的强化效果显著，对于滑动轴承的研究有着巨大的工程应用价值和发展前景。

采用波长1064 nm的脉冲光纤激光器对KMN钢表面环氧有机硅漆进行清洗，以搭接率和能量密度作为变量，使用单次清洗和二次清洗两种工艺，探究了激光清洗参数对基体表面粗糙度和重新涂覆漆层附着力的影响，并分析了清洗后基体表面维氏硬度随清洗参数变化的规律和原因。研究结果表明，在能量密度为4.73 J/cm²和搭接率为0.4~0.7参数下，单次清洗漆层难以完全清除干净，需进行二次清洗以去除残余漆块。当第二次清洗搭接率小于0.5且能量密度小于4.25 J/cm²时，基体表层金属熔化导致表面粗糙度小幅下降，但在基体粗糙度高于0.6时，不会影响重新涂覆漆层的附着力。当第二次清洗搭接率大于0.5且能量密度大于4.25 J/cm²时，基材表面熔化和重新凝固引入拉应力，并发生相变和晶粒长大，导致清洗后试样表面硬度低于基材硬度。

选取316L不锈钢粉末以同步送粉方式在Q235钢板上进行了不同工艺参数的激光熔覆, 通过光学显微镜、维氏硬度计、X射线衍射仪对熔覆试样分别进行金相观察、硬度测定和物相分析, 并采用盲孔法对熔覆层表层应力分布状态进行测量。研究了激光功率、扫描速度、送粉速率对熔覆层组织和性能的影响。结果表明, 在一定范围内, 随着激光功率和送粉速率的增大以及扫描速度的减小, 熔覆层厚度增加且微观组织逐渐变得粗大, 熔覆层硬度有所降低, 而残余应力呈逐渐上升趋势。

采用波长为1064 nm的脉冲光纤激光器对FV520B合金钢表面的高温氧化色层进行清洗，以激光功率、脉冲频率、清洗次数和基体原始粗糙度作为变量，考察各参数对试样表面氧化色清除效果及清洗后表面粗糙度的影响规律。研究结果表明：对于200#砂纸打磨的预处理样品（粗糙度约为 0.503 μm），当清洗激光功率为40 ~120 W时，清洗后试样表面粗糙度无明显变化，当激光功率为120~ 200 W时，随着激光功率的增大，粗糙度逐渐减小；在激光功率为120 W、脉冲频率为20 kHz 的条件下，对200#砂纸打磨的预处理样品（粗糙度约为0.503 μm）进行多次清洗，当清洗次数达到2时，粗糙度显著降低（粗糙度降低40.8 %），继续增大清洗次数，粗糙度降低效果不明显，确定最佳清洗参数为激光功率120 W、脉冲频率20 kHz、清洗次数2。此外，当清洗参数一定时，随着预处理试样初始粗糙度的减小，氧化色层的去除率下降，且清洗后粗糙度的降低效果不明显。

采用激光焊打底和冷金属过渡(CMT)焊填充的工艺对FV520B钢进行焊接,研究了不同工艺参数下接头的组织和性能。激光打底焊后,焊缝熔化区的组织主要包括原奥氏体晶粒内平行排布的板条马氏体以及分布于原奥氏体晶界和马氏体板条界的δ铁素体;激光焊熔合线位置存在呈连续和离散状分布的δ铁素体。随着CMT填充焊热输入的增加,熔宽、熔深及热影响区的宽度均增加,激光打底焊热影响区和熔化区的组织特征逐渐消失;当CMT填充焊的热输入较低时,在紧靠填充焊熔合线的受热影响的激光焊熔化区(HALWFZ)内,晶粒在高温热影响下变为等轴状,并且随着到熔合线距离的增加而变小;当热输入量较高时,激光焊熔化区的柱状晶组织均转变为等轴晶且晶粒较大。与激光焊相比,填充焊后焊缝横截面在水平方向各区域的硬度分布更加均匀;随着填充焊热输入增加,HALWFZ的平均硬度先增大后减小。填充焊熔化区(FWFZ)的平均硬度低于激光焊熔化区(LWFZ);LWFZ在靠近熔合线处的硬度最低。填充焊后激光焊区域的强度大于母材,填充焊区域的强度小于母材。随着填充焊热输入增加,激光焊区域的冲击韧性增加。电化学腐蚀试验表明,随着热输入增加,LWFZ的腐蚀电位先升高后降低;填充焊前和填充焊后LWFZ的耐蚀性均高于母材。

为了探究z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度的匹配对激光熔覆成形的影响,采用了在不同的z轴单层行程Δz的情况下进行激光熔覆成形试验的方法,通过理论分析和实验验证,得到了不同z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度以及离焦量的关系曲线.结果表明,z轴单层行程Δz存在一个以第2层熔覆层高度为基准的最佳的取值范围,在此范围内,熔覆过程能够通过自身存在的反馈调节达到z轴单层行程Δz与单层熔覆层高度相等的稳定成形状态.该研究给出z轴单层行程Δz选取时的推荐值为0.5d2≤Δz≤0.6d2.