为了满足光束合成、激光对抗、材料激光损伤测试等领域的激光功率测试需求，研制了一种基于赛贝克效应的百瓦量级热电堆激光功率测试仪器。该仪器无需偏置电压电路即可正常工作，能够实现连续激光辐射功率测试且探测的激光功率量程宽、稳定性高。对波长为1064 nm的激光功率进行了测试实验。在15~250 W的功率范围内，采用本文方案研制的热电堆激光功率计的测试结果与标准激光功率计测试结果之间的误差在±3%范围以内。

多激光粉末床熔融（ML-PBF）采用多束激光并行加工，是提高制造效率和大尺寸零件整体化增材制造的有效方法。但不同的激光束实际工作时参数难以保持一致，特别是激光功率会存在偏差，其中多激光搭接区最为关键。笔者通过设置4组差值为10、20、30、40 W的激光功率组合，探究了激光功率对ML-PBF制备的GH3536镍基高温合金搭接区组织和性能的影响。结果表明：成形试样的致密度最高可达99.6%，但搭接激光功率增大不仅会导致致密度降低至99.3%，孔隙率超过0.08%，还会导致γ相的衍射峰向大角度偏移，晶格常数降低。同时，随着搭接激光功率增大，搭接区内的晶粒尺寸由14.57 μm增大至17.23 μm，大角度晶界占比由36.66%上升至55.91%。搭接区内残余应力随着搭接激光功率的增大而先降低后升高，在激光功率相差30 W时降至最低值43.8 MPa。搭接区硬度随着搭接激光功率的增大而降低，由297.3 HV3降低至291.1 HV3。4组激光功率组合下制备的试样的极限抗拉强度在792.9~830.9 MPa范围内，当激光功率相差10 W时强度达到最高值，延伸率为23.7%。增大搭接激光功率会降低ML-PBF的熔凝稳定性并增大温度梯度，进而对搭接区内的微观组织、残余应力以及零件的力学性能产生影响。

为了研究水雾对激光加工碳纤维复合材料(CFRP)的影响，采用水雾辅助激光加工CFRP的方法，通过正交实验、多元线性回归分析和光学仪器进行了理论分析和实验验证，得到了水雾对激光加工CFRP的影响规律并优化了工艺参数。结果表明，随着喷嘴高度、喷嘴角度增加和气体压力减小，激光光斑直径逐渐减小; 随着喷嘴角度增加和气体压力减小，激光损失率逐渐减小,喷嘴高度对激光功率影响小; 当喷嘴角度50°、气体压力0.2 MPa和喷嘴高度为30 mm时，可以获得最大5.303的深宽比，此时激光损失率为1.473%; 建立的水雾参数与加工质量之间的经验公式可以预测切缝内部特征; 与气体辅助激光加工CFRP相比，水雾辅助激光加工CFRP可以获得更小的截面热影响区和更大的槽深。该研究可为激光低损伤加工CFRP提供参考。

为研究激光功率对锡基巴氏合金熔覆层组织和性能的影响, 利用800 W、1 000 W、1 200 W激光功率在20钢表面制备锡基巴氏合金熔覆层。利用金相显微镜(OW)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分别对熔覆层的组织形貌、结合区形貌、摩擦学性能进行研究。结果表明, 随着激光功率的增大, 熔池的温度升高, 冷却速率降低, 硬质点颗粒SnSb的颗粒粒径随激光功率的升高逐渐增大。当激光功率较低时, SnSb颗粒尺寸较小, 分布均匀。随着激光功率的升高, SnSb相尺寸增加, 数量减少, 降低了熔覆层的硬度和耐磨性。当激光功率为800 W时, 熔覆层的显微硬度最大, 为35.7 HV, 平均摩擦因数为0.257, 磨损机制为磨粒磨损和表面疲劳磨损。

为改善熔覆层显微组织结构，强化42CrMo表面性能，基于42CrMo基材多道熔覆H13-TiC复合粉末，采用数值模拟与熔覆试验相结合的方式，探究不同熔覆功率下的温度对熔覆层显微组织和显微硬度的影响机理。基于材料性能的温变性构建激光熔覆模型，分析功率对熔覆层表面温度场以及残余应力场的影响机制。针对实验获得的H13-TiC复合熔覆层，采用扫描电镜分析其显微结构以及元素分布，研究TiC颗粒的形态分布与显微硬度之间的关系。结果表明：激光功率在2000 W增大至2850 W的过程中，第三条轨道熔覆状态下的温度峰值提升34.4%，2850 W时高达3471.53 ℃；轨道表面的残余应力呈现中间大两头小的分布规律。熔覆层内部TiC细小颗粒的数量随温度升高而逐渐增加，功率为2850 W时，TiC细小颗粒弥散较为均匀，TiC聚集区以外区域的显微硬度提升33%~50%。通过分析功率增大过程中轨道间温度场和残余应力场的变化规律，改善和提升了熔覆层显微组织结构和显微硬度，为激光熔覆技术在截齿材质42CrMo的应用方面提供了理论依据。

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。

利用重复频率为1 kHz的钛蓝宝石飞秒激光烧蚀悬浮在甲醇中的单壁碳纳米管制备碳炔。利用表面增强拉曼光谱仪和紫外可见吸收光谱仪对样品溶液进行光谱表征，并用高效液相色谱仪对样品进行分离，确认有碳炔（C_nH₂，n＝6，8，10，12，14，16）生成，其中的主要产物是C₈H₂。对制备碳炔的最佳激光功率与最佳加工时间进行了研究，结果显示：当激光单脉冲能量为0.52 mJ、加工时间为1.5 h时，可以获得最高的碳炔产率。对碳炔的合成机制进行了较深入的解释。激光功率密度存在饱和阈值，该饱和阈值与C₂自由基的碎裂程度有关，激光功率密度超过饱和阈值后会打破C₂自由的“反向” 第四键，进而影响C₂自由基合成碳炔。因此，随着激光单脉冲能量增大，碳炔的产率呈现先增加后降低的现象。本研究可为碳炔的大规模制备提供重要参考。

针对42CrMo材质舰船艉轴等海工装备在高盐、潮湿、重载环境下的表面腐蚀、磨损问题，本团队利用激光熔覆技术在42CrMo基体表面制备FeCoNiCrNb_0.5Mo_0.25高熵合金熔覆层，探究了FeCoNiCrNb_0.5Mo_0.25高熵合金激光熔覆层在不同激光功率下的组织共晶化及其对耐磨性与耐蚀性的强化机理。研究结果表明：FeCoNiCrNb_0.5Mo_0.25高熵合金激光熔覆层呈现由FCC相和Laves相组成的不完全共晶组织形态；适当提高激光功率可以促进组织的共晶化，特别是当激光功率为1400 W时，高熵合金熔覆层中部呈现为层状间距约为86 nm的纳米共晶组织；过高的激光功率导致基体中的Fe元素对高熵合金熔覆层的稀释作用增强，减弱了Mo和Nb对组织共晶化的促进作用；激光熔覆功率的增加会增强基体元素对熔覆层的稀释作用，降低熔覆层的平均硬度，当激光熔覆功率为1200 W时熔覆层具有最高的显微硬度665.8 HV1.0（约为基体的2.34倍）；与基体相比，FeCoNiCrNb_0.5Mo_0.25高熵合金熔覆层具有良好耐磨性与耐蚀性，激光功率为1400 W时层状交替排列的共晶组织和氧化物薄膜使得熔覆层的耐磨性显著增强，磨损率为0.079 mm³·N^-1·m^-1；当激光功率为1300 W时，熔覆层具有最低的自腐蚀电流密度1.716×10^-6 A·cm^-2。FeCoNiCrNb_0.5Mo_0.25高熵合金激光熔覆层的腐蚀机理为FCC相优先腐蚀，共晶组织的存在在一定程度上降低了熔覆层的耐蚀性；具有良好共晶组织的熔覆层（1400 W）的耐蚀性相对有所降低，自腐蚀电流密度为4.332×10^-6 A·cm^-2。