高氮钢焊缝中氮含量是影响其力学性能的重要因素。为解决高氮钢焊接时氮含量下降导致焊缝力学性能恶化的问题，以12 mm厚高氮钢板为对象开展激光-电弧复合焊接试验，通过改变焊接填充材料研究了氮含量对焊缝组织和力学性能的影响。结果表明：使用含氮焊丝可以有效补充焊缝中的氮损失，含氮焊丝的焊缝氮含量较高，在焊缝激光区，采用两种焊丝获得的焊缝氮含量均随着激光功率增加而增大。两种焊丝获得的焊缝组织均为奥氏体+少量铁素体。采用不锈钢焊丝获得的焊缝抗拉强度随激光功率增加而增大，采用含氮焊丝获得的焊缝抗拉强度随着激光功率增加呈先增大后减小的趋势，最大抗拉强度达953 MPa，焊缝断口均呈典型的韧性断裂特征。采用两种焊丝获得的焊缝冲击性能差异较大，冲击断口均具有明显韧性断裂特征。

针对电力金具在服役过程中，因为服役环境复杂而导致电力金具过早失效的问题。为进一步提高电力金具的使用寿命，采用激光淬火与火焰淬火的方式对试样表面进行强化，研究不同处理方式下表面硬化层的组织与硬度，利用摩擦磨损试验机对耐磨性能进行测试，并对表面磨损形貌及磨损机理进行分析。结果表明，经激光淬火与火焰淬火处理后，原始试样的耐磨性能得到了不同程度的提高，激光淬火后磨损失重量减少了80.60%，磨损程度较轻，表现为轻微磨损；火焰淬火后磨损量减少了66.24%，表现为磨粒磨损；未处理原始试样表现为粘着磨损。

以37Mn5钢作为测试基材，利用选择性激光熔化（selective laser melting，SLM）工艺在基体表面制备WC/Co涂层，以恒电位方法测试了海水介质下的磨蚀性能。研究结果表明：WC/Co涂层产生（111）、（200）和（311）各晶面对应衍射峰。WC/Co涂层厚度约3 μm，形成较粗糙的表面结构，在载荷作用下发生划伤现象。当载荷为5 N时，极化曲线往右下角偏移，腐蚀电位也明显提高，得到更小的腐蚀电流密度，阳极区电流密度明显波动。提高阳极电位后，钝化膜已被击穿并产生了微孔，导致电流明显提高。当WC/Co涂层电位升高后，摩擦因数提高，引起涂层腐蚀现象，磨损量增加。电位0.5 V时涂层已经发生了磨穿，形成了大量点蚀形态凹坑结构，出现了划伤的犁沟，磨痕边界也发生了少数剥落。

研究激光工艺参数对T300碳纤维表面漆层清洗质量的影响规律，采用CO2激光器对样品进行激光清洗试验。使用形状测量激光显微镜对激光清洗后的样品进行表面粗糙度以及去除厚度的测量，研究激光平均功率、搭接率及扫描次数对清洗质量的影响规律。通过力学性能分析、漆层结合力检测、老化试验、温度检测及金相试验，结果表明：激光平均功率与光斑搭接率过大会对碳纤维表面造成一定损伤。在激光平均功率P=40 W、光斑搭接率δ=65%、扫描次数t=1时，能达到较好的激光清洗质量且不会影响材料本身的力学性能，清洗后的表面状态可达到后续重新涂漆的质量要求。该研究可为激光清洗碳纤维增强复合材料飞机制造领域工程应用提供技术参考。

根据透明固体介质的光学折射特点，对激光散斑测量透明固体折射率的传统方法进行了误差分析，并提出一种减小误差的改进方法：首先搭建像面散斑测量系统，透明固体则置于成像透镜和CCD相机之间，通过CCD相机先后采集待测透明固体垂直光轴放置时和偏转一定角度放置时的散斑图；然后利用数字图像相关法对采集到的两张散斑图进行相关处理，获得固体偏转前后的散斑面内偏移量；最后根据理论公式计算出其折射率。通过对比试验发现利用改进方法测量出来的结果误差小、精度高。

为利用激光超声技术实现管道缺陷的定量表征，应用有限元方法分析被激光辐照金属管道表面产生的超声波与管道缺陷相互作用的过程。通过传播图像探究超声波在传递过程中的模式转换，在远场激发的方式下，分别探讨不同高度、宽度以及角度的缺陷对激光超声波的影响，结合接收点的位移信号分析超声波与缺陷作用的复杂过程，并应用惠更斯原理分析其产生的原因，最后提出一种管道缺陷定量表征的方法。通过试验研究对理论结论进行验证。试验研究和理论结论表明，缺陷位置可通过表面波遇到缺陷后产生反射回波信号的接收时间定量表征，缺陷深度可通过缺陷底部产生反射表面波信号的接收时间定量表征，缺陷角度可通过缺陷底部表面波转化纵波信号的接收时间定量表征，为逆向推算缺陷的尺寸奠定了理论基础。

为探索低功率激光焊接钢铝熔钎焊的可行性，采用光纤激光器以1 mm厚的6061铝合金和1.2 mm厚的DP600双相钢为试验对象，进行铝在上、钢在下的激光熔钎焊试验。研究了焊接速度和激光功率对焊接接头质量（焊缝成形性、微观组织和力学性能）的影响。结果表明：接头抗拉剪强度随着激光功率的增加和焊接速度的加快，均表现为先增大后减小，并在激光功率为405 W，焊接速度为5 mm/s的工艺参数下，焊接接头的抗拉剪强度达到最大值127 N/mm，金属间化合物厚度约为10 μm，断口为典型的解理断裂。该研究为提高激光焊接质量提供了一定的技术支持。

差分吸收光谱（DOAS）技术能够精确实时地监测烟气成分的浓度，是从源头上控制烟气污染物排放的有效手段。在DOAS系统中，光源强度变化是影响测量长期可靠性的重要因素。针对这一问题，提出一个新的光强免校准的DOAS反演算法。该算法利用邻域宽带截面对气体特征吸收的窄带截面进行归一化，从而获得不受光源强度变化影响的等效吸收强度参数αeq(λk)，通过比较该参数的测量值与标准截面的计算值，进而可以推算出气体浓度。与传统算法相比，该算法不需要进行多项式拟合、信号滤波等复杂计算，更便于硬件实现。搭建测量系统，用氮气与高浓度NO标气制备不同浓度NO，以NO测量数据为例，结果表明，NO的特征吸收峰只出现在195.5 nm（吸收峰1）、204.7 nm（吸收峰2）、214.8 nm（吸收峰3）、226.2 nm（吸收峰4）等4个位置，且该4个吸收峰的半高全宽均为1 nm左右。采用该算法，特征吸收峰4（226.2 nm）的线性回归决定系数R2达到了0.998 17，验证了新算法的可行性。

当前的动态目标识别方法在场景复杂的图像中，因为无法采集足够多的特征信息，导致识别结果应用性受限。基于三维激光点云提出一种运动图像动态目标识别方法。利用三维扫描系统获取运动点云图像特征，在不影响有效信息采集的情况下，进行图像预处理；引入地平面方程，将图像背景点云与被识别目标点云通过欧式聚类法分割，提取处理后的被识别目标关键点，并采用Freeman链码检测边缘特征，完成运动图像动态目标识别。试验对比结果表明，所研究基于三维激光点云的运动图像动态目标识别方法，对动态目标有良好的鉴别能力及较好的识别精度，且所需动态目标识别时间较短。

针对罐式集装箱在生产过程中因其自身结构和工艺把控，需要测量内容器圆度等几何尺寸的问题。本文提出基于三维激光扫描法的罐式集装箱内容器圆度尺寸获取方法。首先，通过扫描获取罐箱内容器全尺寸点云，并基于点云法向量算法去除内部加强筋板、管道等附件；然后，通过筒节椭圆拟合计算点云搬正角度，实现点云的高精度配准；最后，采用RANSAC中轴线拟合和欧氏距离计算，完成了内容器点云不同截面的圆度获取。与人工测量比较，该方法精度优于2 mm，同时测量时间在10 min左右，提高了测量效率，降低了劳动强度，为三维激光扫描用于工艺测量提供了解决方案。

在进行建筑景观重建时，为防止周围环境、信号干扰等原因产生点云噪声，提出基于3D激光打印的建筑景观可视化视觉艺术重建方法。利用Kinect获取物体表面点云数据，并做多视角对齐和点云去噪处理，使模型数据更加精准。利用迭代最近点算法对数据进行点云配准与融合，通过数据的预处理，使点云数据融合为表面光滑、无孔洞模型，根据建筑景观的三维模型，使用3D激光打印机打印技术的可视化系统实现模型的视觉艺术展现。模拟试验结果表明，所设计的建筑景观重建误差率在10%以下，重建数据平滑值保持在0.9左右，满足了建筑景观视觉艺术重构的要求。

为提升城市园林等类型景观的建模精度，以激光三维点云为技术基础，设计一种三维景观建模方法。采用激光三维点云立体式非接触测量技术，获取景观表面数据点三维坐标，在一个坐标系内统一化各角度点云数据，将顺序点间的最远距离作为滤波标准，设定超过标准点为固定端点，平滑处理图像点云，采用三角形网格参数化策略，映射三维网格模型至二维平面中，取得特征点纹理坐标，利用调和映射算法求解非约束点的纹理坐标，通过自适应部分调整策略，优化点云数据纹理，得到最终的景观模型。试验采集研究区域中一处景观的三维数据，结合景观模型效果与评估指标值得出，所提方法能够有效建立模型，且精准度较高，模型细节信息保存得相对完整。

固定模式噪声（fixed pattern noise，FPN）是CMOS（互补金属氧化物半导体）图像传感器中一种常见的噪声，该噪声会对相机成像质量产生很大的影响。为提高道路病害检测图像的质量，提出基于组合滤波的CMOS图像传感器固定模式噪声去除算法。首先使用均值滤波提取出CMOS传感器相机固定模式噪声的空间分布特征。随后使用提出的线性滤波方式去除绝大部分固定模式噪声。最后使用非线性滤波方式去除椒盐噪声。测试结果表明，经过该算法处理后，3组测试图像的峰值信噪比（PSNR）在28.75～32.50之间，图像均方差由处理之前的9.66～11.28降至处理之后的5.45～7.59，处理后的图像均方差相比处理之前降低了27.68%～43.61%不等。该算法有效地降低CMOS传感器相机中固定模式噪声对图像质量的影响，同时较好地保留道路病害图像的主要纹理特征，并且相对于传统的对CMOS传感器相机标定方法具有更高的实用性。

基于InGaAs/InP雪崩光电二极管，讨论吸收层厚度和少子寿命以及倍增层厚度和少子寿命对暗电流的影响。研究表明，吸收层厚度影响热产生复合（shockley-read-hall，SRH）和缺陷辅助隧穿（trap-assisted tunneling，TAT）暗电流大小，而倍增层厚度则对TAT和直接隧穿（band-band tunneling，BBT）暗电流影响较大。少子寿命可以等效为缺陷的影响，因而对与缺陷相关的SRH和TAT暗电流影响较大。对暗电流机理的分析，为研究低暗电流高信噪比的雪崩器件提供良好的理论预测。

激光融脂（laser lipolysis）技术处于较为初步的阶段，目前研究缺少适用人体的参数信息。在激光融脂过程中，温度作为一个重要的量却难以进行实时监控。结合多路光栅光纤测温系统，通过一系列的试验，研究1 064 nm Nd：YAG连续激光在离体猪脂肪样本中的穿透能力、温度分布，以及功率密度、辐照时间等对脂肪温升的影响，设计并验证持续融脂的试验方案。研究结果表明，连续1 064 nm Nd：YAG激光的脂肪透射能力在2 mm以内；其光热效应产生的热量分布也集中在径向、轴向5 mm以内的组织中。另外，温度分布与照射脂肪激光的功率密度、照射时间有着密切的联系；照射温度达到35 ℃后，一定时间内将温度控制在安全范围内的参数为：功率密度27.08 W/cm2，照射时间16 s，自然冷却9 s；功率密度40.62 W/cm2，照射时间9 s，自然冷却9 s。

采用激光自熔焊接对Q235普通碳素钢和304奥氏体不锈钢进行异种钢焊接试验，研究不同焊接工艺参数对异种钢焊接接头的组织和力学性能的影响。试验结果表明，激光束能量密度高度集中，可以得到热影响区狭窄的高质量焊缝。根据直读光谱获取的元素含量，通过舍夫勒相图推测焊缝区域组织为马氏体组织，利用金相显微镜以及扫描电镜分析仪器验证焊缝主要由板条马氏体组织组成。显微硬度试验研究表明，焊缝区域硬度高于两侧母材。在热输入充足、焊接接头完全熔透的条件下，拉伸断裂发生在母材Q235钢一侧，说明焊接接头强度高于碳钢母材；焊接热输入不足时，会使得焊缝存在未熔合缺陷，甚至产生气孔，焊接接头拉伸断裂位置发生在焊缝中心。

使用1 710 nm半导体激光器，对同种透明聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）塑料进行激光透射焊接，由于透明PET塑料对1.7 μm的激光具有较高吸收率，因此焊接过程无需添加激光吸收剂。通过调整激光功率和焊接速度，探讨了线能量对焊接强度的影响。在激光功率为10 W，焊接速度为7.5 mm/s时，得到了美观牢固的焊接试件，此时的线能量为1.33 J/mm。保持此线能量不变，在激光功率为5~30 W的范围内设计了对比试验。结果表明，激光功率在5~30 W、焊接速度在3.75~22.50 mm/s内改变对焊接试件的焊缝强度影响较小。

采用激光熔覆和钨极氩弧堆焊方法在Q235钢基体表面分别制备Fe55合金涂层。应用金相、X射线衍射、显微硬度及磨粒磨损等分析手段对涂层的组织和性能进行研究。结果表明，激光熔覆和TIG堆焊涂层的稀释率分别为4.42%和7.65%，并且两个涂层均由α-Fe固溶体和原位合成的颗粒增强相CrFeB、Cr7C3、(Cr,Fe)7C3及Fe2B等组成；以树枝晶和胞状晶为主的激光熔覆涂层组织比以等轴晶和胞状晶为主的TIG堆焊涂层组织细小致密；激光熔覆涂层的显微硬度和耐磨性均优于TIG堆焊涂层，平均显微硬度约为664 HV，磨损方式主要为显微切削。

发动机缸体在服役中会有外界粉尘颗粒伴随着柴油、汽油进入缸体内部，磨损并腐蚀破坏缸体表面，影响发动机的性能。为实现缸体表面的修复，采用输出光斑大小为15 mm×3 mm的宽带激光熔覆头对发动机缸体表面进行单道宽带激光熔覆修复试验。熔覆基体材料为42CrMo钢，熔覆粉末材料为Fe316L。研究激光功率、送粉速度、送气流量及扫描速度等参数对熔覆质量的影响以及各参数的影响权重，并求得最佳工艺参数为激光功率4 250 W，送粉速度3 r/min，送气流量5.1 L/min及扫描速度459 r/min，且在焦点处熔覆时，熔覆质量较高，熔覆层上表面粗糙度为2.19 μm，熔覆层显微硬度为552.9 HV。

采用激光选区熔化成形技术制备Ti6Al4V合金试件，通过光学显微镜、扫描电镜和断口形貌分析，系统研究了成形态试样显微组织对力学性能的影响。对比不同打印参数下的微观组织特征，显示沿沉积方向形成β柱状晶，晶内主要分布着针状马氏体α′相，α′相含量越高塑性越差，控制工艺参数可以使针状马氏体α′相原位分解形成α+β相，有利于提高塑性。通过调节激光功率和扫描速度，制备了综合力学性能优异的试件，其抗拉强度达到1 301 MPa，屈服强度达到1 102 MPa，延伸率为7.94%。选区激光熔化成形钛合金经组织调控发生原位分解后，拉伸性能得到提高。

采用选区激光熔化（SLM）工艺成型TC4钛合金，运用双因素控制变量法，从输入体能量密度方面，研究了激光功率P、扫描速度V对多层成型件致密度和表面硬度的影响规律。试验结果表明：当单位体积粉末输入体能量密度φ为119.05～166.67 J/mm3时，成型件致密度可达到96.62 %～97.41 %，表面显微硬度达到415.2～425.4 HV，高于成型前粉末微粒显微硬度335.4 HV。在激光功率P=200 W、扫描速度V=600 mm/s、铺粉厚度H=0.04 mm、扫描间距S=0.06 mm时，成型件致密度达到97.41 %，表面显微硬度达到440.5 HV，成型的钛合金件具有良好的力学性能。

硬质复合材料因拥有高硬度、高强度和耐磨性好的特点，常被用做刀具生产的合金材料。使用激光选区熔化技术，通过改变成形工艺参数激光功率和扫描速度，制备WC 12Co硬质合金样件，研究工艺参数对成形试样致密度、截面金相组织和显微硬度的影响。结果表明：当激光扫描速度值不变时，随着激光功率的增大，成形试样的致密度呈现逐渐增大的趋势；当激光功率值不变时，随着激光扫描速度的增大，成形试样致密度先增大后减小，扫描速度对致密度的影响较为明显；线能量密度值过大或者过小都不利于试样致密度的提高；在激光功率290 W、扫描速度为900 mm/s的最佳参数组合下，得到了致密度为91.392%的WC 12Co试样。通过对工艺参数进行合理匹配设计，为SLM成形WC 12Co应用于实际工业生产提供了理论和工艺实践参考。

试验采用激光填丝焊接方法对低合金高强钢进行焊接，利用高速摄像研究了激光功率、送丝速度和离焦量等工艺参数对焊接过程稳定性的影响，并以优化的工艺参数获得了良好的焊接接头。结果表明：减小激光功率或增加送丝速度都能降低气孔率；当离焦量为0 mm时，气孔率最低。焊接稳定性依赖于熔滴过渡模式，当熔滴过渡模式为液桥过渡时，激光填丝焊接稳定性得到改善。激光填丝焊接接头的丝材熔化区为奥氏体和马氏体双相组织，激光作用区为马氏体单相组织，激光区显微硬度高于丝材熔化区。

为研究激光粉末床熔融（laser powder bed fusion, LPBF）成形Ti6Al4V合金的高周疲劳性能，采用LPBF技术在不同激光功率下成形Ti6Al4V合金试样，并对最佳工艺参数成形试样进行了热处理；研究成形试样表面形貌与合金显微组织演变行为，并进行热处理Ti6Al4V合金静态拉伸和不同应力载荷下的疲劳试验与裂纹扩展速率试验。结果表明，当激光功率为300 W时，成形试样的表面平整且试样内部无明显孔隙、裂纹等冶金缺陷；同时经热处理试样显微组织由针状α′马氏体转变为粗化的α+β层状混合物；在应力比为0.06条件下，循环基数为107的热处理Ti6Al4V合金的疲劳强度为567.5 MPa，稳定扩展区的疲劳裂纹扩展速率da/dN与应力强度因子幅度ΔK呈线性关系。

为保证15-5PH零件激光增材修复后的综合力学性能可以满足使用要求，在优化的工艺参数下进行块体试样的激光熔覆成形试验，分析熔覆层及热影响区的组织及力学性能。结果表明：熔覆层组织形态为垂直于熔道搭接面生长的柱状枝晶，除马氏体外，存在少量残余奥氏体及δ铁素体，熔覆层平均硬度约为355 HV，具有较高的强度与塑性，但屈服强度较低；相变区组织晶粒明显细化，显微硬度自熔合面开始逐渐升高，在熔合界面下方约0.5 mm处达到峰值硬度（约420 HV），相变区下方为高温回火区，硬度降低至360 HV左右并随深度增加逐渐恢复至基材水平，回火区域宽度较窄，对基体力学性能影响较小，热影响区试样在保持拉伸强度的同时塑性略有提升。厚度方向上熔覆层占比50%时，在不经热处理的情况下，激光增材修复试样的拉伸性能可以达到热处理后基材90%以上的水平。

为研究大型构件激光同轴送粉增材连接过程中的热、力、变形，探明三者分布规律和演化特性，采用ANSYS参数化设计语言，通过编程，实现对连接过程的有限元数值仿真。结果表明，由于连接区域占比较小，热影响区集中分布在连接缝周围，当接缝之间距离较小时，热影响区产生重叠。接缝处应力在连接阶段和冷却阶段表现出不同特征：连接时，应力数值不高，应力集中也不明显；冷却初期，应力数值增大的同时范围趋于集中，一段时间后，应力会在高位稳定，接缝处形成集中高应力区。在边界条件制约下，框架纵向翘曲比较明显，圆柱孔连接后会产生形状误差。由于只存在根部与框架之间的变形协调约束，肋板会产生不同方向、角度的偏转。连接位置和约束方式对成形精度有很大影响。

为了探究激光斜冲击强化各工艺因素对FGH95高温合金航空涡轮盘榫接材料强化效果和变形的影响，选取激光能量、光斑直径、冲击次数三个主要因素进行三因素三水平的正交试验，对强化后试样件的表面残余应力和弯曲变形指标进行检测，并将所得的数据进行极差和方差分析，探讨各工艺因素对各指标影响的规律和显著性。结果表明，在试验条件下，影响表面残余压应力大小各因素的主次顺序为：激光能量＞冲击次数＞光斑直径；影响弯曲变形程度各因素的主次顺序为：冲击次数＞光斑直径＞激光能量；当因素水平组合为激光能量8 J，光斑直径3 mm，冲击次数1次时，弯曲变形程度相对最小，且能获得较高的表面残余压应力，可符合实际加工要求。因此，对激光斜冲击强化工艺参数进行适当搭配，在保证变形量小的同时也可以获得相对最佳的表面性能。