为了考察保护气氛中氧含量对焊接质量的影响，对304不锈钢板和镍板进行了激光焊接实验，研究了不同氧含量下的焊缝形貌、组织、成分、硬度分布以及拉伸性能。结果表明，随着保护气中氧气含量的增加，熔池熔深增大，宽度减小，几何不对称度增大，焊缝表面氧化程度加重。当保护气分别为纯氩气和21%(体积分数)氧气时，熔池底部均为柱状晶；当保护气为纯氩气时，熔池顶部为柱状晶和等轴晶的混合晶，加入21%氧气后，熔池顶部为等轴晶。加入21%氧气后，拉伸强度略有增加，焊缝元素的分布更均匀，晶粒度更小，因此显微硬度增大，且在熔池区域内的变化趋于平缓。活性元素氧改变了表面张力系数，引起了熔池内流动与传热模式的变化，并进一步引起接头形貌、组织与性能的变化。因此，可以通过调整保护气中的氧含量来调控焊接质量。

利用高功率密度激光开展CuCr50合金表面快速熔凝改性实验，研究扫描速度对材料熔凝改性层深度、显微硬度、表面粗糙度以及拉伸和断裂特性的影响。结果表明：随着扫描速度由2000 mm/min增加到8000 mm/min，熔凝层平均深度从（486.2±32.8）μm降至（26.8±13.4）μm，平均硬度值由203 HV提升到250 HV，较基体硬度（85 HV）提升了约3倍；表面粗糙度随着扫描速度的降低而增大；单侧表面激光熔凝处理后材料的屈服强度较未处理材料提升了16.5%~28.0%，基体断裂主要是以沿晶界扩展的沿晶断裂，熔凝层断口呈现出等轴韧窝状的断裂特征。表面改性后CuCr50合金的硬度和强度均有大幅提升，通过改变扫描速度可以获得综合性能较好的激光表面改性效果。

通过耦合温度场、熔池流场、多组分浓度场建立三维数值模型,并结合正交参数设计与极差分析研究了工艺参数对Ni/304SS激光传导焊接中接头元素重分布的影响。以Fe元素为研究对象,量纲分析结果表明,焊接过程中合金元素的输运机制由熔池对流主导。用流入Ni侧的Fe元素平均含量表征熔池中的元素分布情况,设计了L₂₅(5 ³)正交模拟实验,并通过极差分析研究工艺参数的相对重要性。结果表明,扫描速度的极差为9.45%,光斑偏移量的极差为9.17%,功率的极差为1.11%。流入Ni侧的Fe元素平均质量分数与扫描速度负相关,与偏移量正相关。此外,适当降低扫描速度并将光斑向304SS侧偏移有利于Fe元素的稀释,使其分布更均匀。

针对铜铬合金激光表面改性质量快速无损检测的需求,提出了一种基于机器视觉的检测算法。首先采集试样表面形貌图像,然后使用自适应二值化方法从背景图像中分割视觉显著区域,再基于几何矩提取具有空间变换不变性的连通域形状特征,最后依据激光能量输入定义4种基本改性状态并训练支持向量机,以检测改性质量。使用MATLAB语言实现上述算法,结果表明:本文算法在特征提取及模型训练阶段的耗时约为45 s,检测速度为5×10 6pixel/s,检测准确率为97.0%。依据检测结果可进行相应的工艺参数优化。所提算法对光照等检测环境不敏感,可以实现激光表面改性质量的快速无损检测,且对工艺参数优化具有一定意义。

利用激光熔覆技术在38MnVS6钢基体上熔覆了CoCrW 粉末,研究了不同扫描速度下基体中活性元素对涂层形貌和组织的影响。结果表明,当送粉速率为5.60 g·min ^-1,扫描速度小于5 mm·s ^-1时,涂层的熔深较大,涂层与基体的结合线向下凹陷;当扫描速度大于6 mm·s ^-1时,涂层的熔深较小,涂层与基体的结合平整光滑。送粉率的增大使得涂层的形貌发生变化。基体中硫元素的含量决定了涂层表面张力温度系数,改变了熔池中马兰戈尼对流方向,并最终影响涂层的成分和组织。

针对送粉式激光熔覆的特点，基于生死单元法建立了一种可以同时计算瞬态温度场及熔覆层几何形貌的三维数值模型，模型中考虑了送粉过程中激光能量的衰减和粉末颗粒的温升。基于该模型对送粉式激光熔覆过程中的温度场分布和几何形貌特点进行了分析。结果表明，在熔覆开始较短时间后，工件的瞬态温度分布与熔覆层几何形貌基本保持稳定。进行了不同送粉速率下的送粉式激光熔覆试验，对比了熔覆层横截面几何形貌的试验结果和计算结果，熔覆层表面轮廓线与试验结果基本保持一致，熔覆层的宽度、高度和熔深与试验结果基本吻合，说明了所建立的激光熔覆层几何形貌计算模型的有效性和可靠性。

在同轴送粉激光熔覆过程中，粉末流是影响熔覆质量的重要因素。为了提高粉末流的汇聚性，考察粉末性质对粉末流场的影响，建立了同轴送粉激光熔覆粉末流数值模型。模拟计算了NiCoCrAlY、ZrO2、W三种典型粉末的粉末流形貌，并进行了粉末流的验证实验，实验结果与计算结果趋势吻合，说明模型具备合理性与可靠性。基于该模型，深入研究了粉末粒径、形状、密度和碰撞弹性恢复系数对粉末流汇聚的影响规律，在特定送粉工艺参数下，在粉末粒径增大时，汇聚焦距减小，汇聚浓度在一定粒径范围内达到最大值；在粉末形状系数或者密度增大时，汇聚焦距减小、汇聚浓度增大；在粉末颗粒的恢复系数减小时，汇聚焦距与汇聚浓度都增大。

气缸盖激光热负荷试验采用整形激光束作为热源模拟实际工况下气缸盖承受的热负荷。为了使整形光束实际作用效果与模拟计算结果一致，需对激光加载下气缸盖有限元模型的相关参数进行校核。针对火力面结构采用不同光斑尺寸的激光束进行加载测温试验。建立了三维有限元分析模型，通过在合理范围内调整模型密度、比热、热导率和吸收率等参数取值，最终使模拟计算温度结果与实测结果相吻合、两者温度值误差与测温试验误差相当。此结果既为后续的热负荷试验奠定模型计算基础，也为其它零部件激光热负荷试验中模型参数的选择和校核提供参考。

激光活塞热负荷模拟实验需将高斯光束调制成按特定光强分布的多个同心光环,为此提出了基于有限元(FE)分析的激光热负荷光强分布反求设计思想。应用最初设计的整形器对有限元模型进行校核,在合理的范围内调整边界条件参数和活塞材料热物性参数,使模拟结果与实验结果吻合;对于校核后的有限元模型,通过调整光强分布和加载条件以接近目标温度场,从而获得整形器优化设计方案。基于上述方法可实现由目标温度场反求设计出光场分布。研究表明,采用数值模拟方法进行研究,可大幅度缩短整形器设计周期、降低设计费用,并起到虚拟实验的作用,从而提高了热负荷实验的可控性和可预见性。

采用高温固相反应合成了(Y,Gd)Al₃(BO₃)₄中掺杂Ce³⁺、Tb³⁺的样品,并研究了其结构特性和真空紫外激发下的发光特性.在147 nm真空紫外激发下(Y,Gd)Al₃(BO₃)₄:Ce,Tb的发光过程中存在着Gd³⁺→Ce³⁺,Tb³⁺→Ce³⁺的能量传递.