为了研究WC质量分数对Ni60粉末激光熔覆涂层性能的影响，采用激光熔覆技术在Q235碳素工具钢上制备了WC+Ni60的复合涂层，并进行了理论分析和实验验证，取得了熔覆层几何形貌、稀释率、显微组织及硬度方面的数据。结果表明, 添加WC后, 涂层外观成形良好，在涂层硬度上有明显的提升效果；稀释率随着WC质量分数的增加整体呈现先升高后降低的趋势；当WC质量分数为0.4时为合适的粉末配比，不但能保证微观组织致密、枝晶尺寸均匀，也可避免颗粒和气孔对涂层质量造成的影响，并保证了2种熔覆材料融合性和涂层整体硬度。此研究结果对激光熔覆添加WC的Ni基复合涂层制备有一定指导作用。

为了得到高质量的钢/铝接头, 采用激光摆动焊接的方法、使用不同的功率对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验, 研究了不同焊接功率对钢/铝接头宏观形貌、微观组织和力学性能的影响。结果表明, 1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接; 激光功率为1400W和1500W时, 焊接接头的金相组织以马氏体为主, 当激光功率为1600W时, 接头内的铁素体增多, 马氏体减少, 焊接接头的金相组织以铁素体为主; 3种接头显微硬度的最低值和最高值分别位于焊缝中心和热影响区, 在1500W的激光功率下, 焊接接头的力学性能最好, 钢侧接头的显微硬度约高于母材显微硬度的1.7倍; 接头的最大剪切强度达到113N/mm。此研究结果应用在船舶制造领域具有较重要的意义。

为了研究单道激光熔覆薄板的温度场分布，采用仿真与实验对照的方法，利用ANSYS软件，通过高斯热源模型模拟激光光束能量，再采用非线性边界设定，对单道激光熔覆及冷却过程的温度场进行仿真；使用2kW光纤激光器将铁基(Fe60)粉末熔覆在2mm厚T9A钢板上，并用热成像仪测量多样点温度。结果表明, 激光熔覆薄板温度场的仿真符合实验验证结果，其最高温度的最大误差为8.31%。此研究结果对激光加工参量优化有一定指导作用。

为了揭示激光熔覆工艺参数对铁基TiC复合熔覆层成形质量的作用规律、优化激光熔覆工艺参数，使用YAG固体激光器在60Si2Mn基体上激光熔覆铁基TiC复合涂层，基于响应面法建立输出电流、脉冲宽度、扫描速率与熔覆层宽度、高度、熔池深度、宽高比、稀释率以及硬度之间的数学模型，并对模型进行方差分析，获得了工艺参数与成形质量之间的函数关系。结果表明，输出电流和脉冲宽度对涂层宽度具有正相关性，扫描速率与涂层宽度成反比；扫描速率对熔覆层高度和熔池深度没有显著性影响；涂层宽度与高度的比值随着输出电流的增大而增大；输出电流对涂层稀释率影响最为显著，脉冲宽度次之；较高的输出电流和较大的扫描速率能够得到高硬度涂层；经优化验证模型的误差均小于5%。该研究结果能够用于铁基陶瓷复合涂层成形质量的预测及优化激光工艺参数。

为了研究不同激光功率对摆动焊接钢/铝材料的影响，采用大功率碟片激光器和PFO3D摆动接头相结合，对DP780双相钢和5083铝合金两种金属进行了搭接实验。结果表明, 1400W~1600W的功率区间内可有效实现板材焊接；激光功率为1400W时，焊接接头的金相组织为低碳马氏体，显微硬度的最低值和最高值分别位于热影响区和焊缝中心；随着激光功率的增加，焊缝内的铁素体增多，马氏体减少，接头显微硬度的最高值和最低值分别改为热影响区和焊缝中心；当激光功率为1400W时, 焊缝抗拉强度最高为2681MPa。此研究结果在船舶制造的领域应用具有较为重要的意义。

为了提高TC4合金表面的硬度和减磨性、优化工艺参数, 采用多组工艺参数(不同功率、不同TiO₂粉末含量)在TC4板表面制备不同比例的Fe60-TiO₂复合涂层, 分析了熔覆层宏观形貌、表面维氏硬度和减磨性。结果表明, 当激光功率为500W、TiO₂质量分数为0.10时, 熔覆层表面较平整; 通过X射线衍射分析熔覆层生成较多Ti化合物, 这些Ti化合物对提高熔覆层硬度和减磨性非常有利; 熔覆层硬度比基体提高了约2.5倍; 摩擦系数较基体相比有所降低, 熔覆层的平均摩擦系数约为0.46。此研究结果对TC4钛合金表面熔覆Fe基复合涂层的硬度和减磨性工艺参数有一定指导作用。

为了提高316L基材的耐腐蚀性能, 延长其在海洋环境下的使用寿命, 采用激光熔覆技术在316L不锈钢上制备出具有不同含铜量的Ni-Cu-WC的熔覆层, 利用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、电化学工作站对熔覆层的显微组织、显微硬度及耐腐蚀性能进行测试并分析其腐蚀行为。结果表明, 熔覆层与基材结合状况良好, Cu元素的加入部分抑制了碳化物增强相的形成而导致熔覆层的硬度有所下降; 同时熔覆层中的Cu元素可以有效提高其在海水中的耐腐蚀性, Cu质量分数为0.1时, 抗腐蚀性能最佳, 在NaCl溶液(质量分数为0.035)中的腐蚀电位提升至-0.864 V, 腐蚀电流密度降低至0.1049 μA/cm²。此研究为后续激光熔覆制备耐海水腐蚀涂层提供了理论参考依据。

为了提高Q235钢材在海水中的耐腐蚀性能，扩大其应用场合，使其能够服役于富含Cl离子的海洋环境，采用激光熔覆技术，在Q235钢表面制备出添加不同质量分数CeO₂改性的Ni基/WC复合熔覆层，并利用扫描电镜、能谱仪和电化学工作站等仪器对熔覆层的组织与性能进行了测试。结果表明，适量CeO₂的加入可以促进晶粒细化与组织的均匀分布，提高熔覆层在NaCl溶液(质量分数为3.5%)中的耐腐蚀性能；当添加的CeO₂质量分数达到1%时，熔覆层具有最高的平均硬度与最好的耐海水腐蚀性能；过高的CeO₂含量则会加剧电偶腐蚀效应，降低其耐腐蚀性能。该研究为后续在Q235钢材表面制备耐腐蚀的激光熔覆合金涂层、改善合金材料表面性能提供了理论参考依据。

为了探究添加不同质量分数铜对铜钴合金复合涂层的影响，利用激光熔覆技术在316L不锈钢基体上制备铜钴合金复合涂层，对铜钴合金复合涂层进行了理论分析和实验验证。结果表明，铜钴合金复合涂层晶粒类型主要有树枝晶和柱状晶，添加质量分数为1%铜基合金时，熔覆层晶粒组织最为致密且晶粒尺寸最小，随着铜质量分数的提升，熔覆层晶粒尺寸逐渐增大，当添加铜质量分数为10%时出现明显气孔及富集颗粒；铜钴合金复合涂层的显微硬度较基体均得到明显提高，当添加质量分数1%的铜时，熔覆层维氏硬度达到最优，可达540.4 HV，较基体平均硬度提升了1.65倍；对铜钴合金复合涂层进行X射线衍射仪分析后发现，复合涂层中的物相主要有CoC_x、Co_0.52Cu_0.48、Cr₂Fe₁₄C等物相；对铜钴合金复合涂层进行能谱分析后发现，复合涂层中的Co、Cu、Fe与Cr等元素，在基材316L不锈钢与复合涂层之间，出现明显的扩散现象，添加铜基合金质量分数增大后，Fe、Ni元素的沉降现象愈发明显；随着铜的质量分数提升，合金涂层的耐腐蚀性呈现先增强后减弱的趋势，在质量分数为1%时获得最优耐腐蚀性。该研究对扩展铜钴合金复合涂层实际应用范围具有一定意义。

为了改善收割机割刀等薄壁件在激光熔覆提升性能时容易产生形变的状况，采用Nd:YAG激光加工系统在Hilbert分形式、轮廓偏置式和光栅式的3种不同的扫描路径下分别制备不同的铁基合金熔覆涂层，并取得了基材形变量和熔池深度等相关数据。结果表明，轮廓偏置式扫描路径在中心处的熔池深度最大，为0.75mm，且试样形变量达到了0.30mm；激光熔覆过程中熔池与其附近区域的温度梯度和基材形变量有着正相关的关系，熔池深度越大，温度越高，不同区域之间的温度梯度越大，产生的热应力越大，进而形变的倾向也会越大；光栅式扫描路径熔池深度随时间递增，温度梯度较小，故对基材的形变倾向较弱，且所制备的熔覆涂层质量较好，是适合于薄壁件激光熔覆的扫描路径。此研究对薄壁件激光熔覆具有指导意义。