针对激光熔覆制备化妆棉模切刀具基体半径优选问题, 采用单因素试验方法, 研究圆柱基体半径对“曲面基体曲线轨迹”熔覆层形貌及内部质量的影响规律。结果表明：适当减小圆柱基体半径有利于改善熔覆层成形形貌, 改善表面粗糙程度；熔覆效率随圆柱基体半径增大呈减小趋势；熔覆层气孔率随圆柱基体半径增大而呈增大趋势；圆柱基体半径越大, 晶粒越细小, 分布越均匀, 相应的硬度越高, 熔覆层最高硬度可达基体的3.79倍；圆柱基体半径为40 mm时, 截面形貌、熔覆效率、气孔率及组织性能最佳。研究结果为化妆棉模切刀具等“曲面基体曲线轨迹”激光熔覆成形质量的研究提供了理论依据。

为解决脉冲激光焊接工艺参数多，参数调整依赖经验的现状，采用二次回归正交旋转组合的方式，设计激光焊接TC4薄板的试验方案。基于响应面法构建TC4薄板激光焊接工艺参数（电流、脉宽、频率）与预测响应值（接头拉伸强度）之间的数学模型，并通过该数学预测模型对各焊接工艺参数在焊接过程中的影响规律进行了研究。分析表明，焊接电流对激光焊接接头的拉伸性能具有主要影响，而脉宽和频率在对接头拉伸性能的影响方面具有明显的交互作用，且任一单因素对接头拉伸性能的影响效果均小于焊接电流。得到适用于1.5 mm厚TC4薄板的最优焊接工艺参数，并进行了相关试验验证，结果表明，所建模型与实际符合良好，具有工程实用价值。

为研究激光冲击强化对TiAl合金组织和性能的影响, 利用波长为1 064 nm、脉宽为20 ns、单脉冲能量为0~22 J的Nd:YAG激光器对TiAl合金试件进行了实验研究。采用显微硬度计、表面粗糙度仪和扫描电镜分别测量了激光冲击强化前后的表面显微硬度、粗糙度和表面微观形貌, 利用X射线应力分析仪测量了激光冲击强化表面残余应力和晶面极性, 并分析了其高温稳定性。实验结果表明: 当单脉冲能量增加到9 J时, 表面显微硬度增加了33.4%, 粗糙度由0.042 μm增大到了0.285 μm, 表面残余压应力由20 MPa增加到了297 MPa, 表面微观形貌出现了凸凹不平, 局部纹理和层状微结构。将9 J激光冲击强化后的试件在650 ℃下保温4 h后, 残余压应力值从297 MPa降到230 MPa, 显微硬度值从377 HV0.2降到345 HV0.2, (002)晶面取向有向中心移回的趋势。得到的数据显示, 激光冲击强化能够极大地改善TiAl合金的组织和性能, 且具有一定的高温稳定性。

铝锂合金被认为是在航空航天领域中实现飞行器轻量化的理想结构材料之一。采用高功率光纤激光器焊接1.76 mm厚的2198-T851铝锂合金，研究填充ER4047焊丝时激光功率、焊接速率和送丝速率对焊接热裂纹和焊缝组织的影响，以及最优焊接工艺下焊接接头的显微组织与力学性能。结果表明，当激光功率为4 kW，焊接速率为4 m/min，送丝速率为4 m/min时，填充ER4047焊丝焊接可获得成形良好且无宏观裂纹缺陷的焊接接头。接头的平均抗拉强度为342 MPa，拉伸断裂后接头断裂强度达到母材的65.4%，熔合区为薄弱部位。