NbMoTaW难熔高熵合金（RHEA）在超高温下表现出优异的力学性能，但其室温脆性限制了其在航空航天等领域中的应用。采用激光选区熔化技术制备了（NbMoTaW）_100-xC_x和NbMoTaWTi_x两种难熔高熵合金（x%为原子数分数），通过合金化的方法提高了NbMoTaW合金的室温脆性抗性。研究表明，原子数分数为0.5%的C的加入显著提高了NbMoTaW合金的成形性和室温力学性能，使（NbMoTaW）_99.5C_0.5合金的屈服强度、极限抗压强度和塑性分别提高到1695 MPa、1751 MPa和6.9%；随着Ti含量的增加，NbMoTaWTi_x合金的强度和塑性也同时提高，并通过激光选区熔化制备了尺寸为100 mm×80 mm×20 mm的NbMoTaW难熔高熵合金超高声速飞行器关键部件模拟件，为增材制造高强韧的NbMoTaW系难熔高熵合金提供了一种新的研究思路。

为实现耐磨性、耐蚀性、抗开裂性能的良好平衡，采用激光熔覆制备了4种不同元素配比的Fe‐Cr‐C‐Si‐Ni‐Mo‐Mn‐（Nb，V）复合涂层。4种铁基涂层的组织均为马氏体基体、晶间M₃C/M₂₃C₆型碳化物和晶内MC型碳化物的组合，最优涂层在此基础上以残余奥氏体作为马氏体与晶界碳化物的过渡区。4种涂层的硬度均超过了基体42CrMo的两倍，且均高于600 HV。摩擦磨损试验结果显示，4种涂层的磨损量相较于基体降低了70%以上；1500 h的盐雾腐蚀测试结果表明，4种涂层的腐蚀失重均低于基体，其中最优涂层失重仅为0.25 g；进一步的电化学腐蚀试验结果表明，最优涂层的腐蚀电流密度低至0.017 mA/cm²，表现出最佳的耐蚀性。最优熔覆涂层通过晶界碳化物和残余奥氏体的平衡以及晶内碳化物的弥散强化，获得了适中的抗开裂性能以及耐磨性和耐蚀性，有望应用于多种工程机械零部件表面。

风电轴承滚道是风电设备的核心部件之一，恶劣的工作环境对其表面耐磨性、耐腐蚀性提出了严苛的要求。为改善轴承滚道表面性能，采用激光熔覆技术在大型风电轴承滚道模拟件表面制备了厚度大于3 mm的高硬度无裂纹的马氏体不锈钢涂层，对其显微组织、凝固过程及残余应力进行了研究，并将其硬度、耐磨性、腐蚀性与传统感应淬火42CrMo轴承滚道进行了对比。结果表明，马氏体不锈钢涂层基体组织主要为马氏体与少量的残余奥氏体，在晶间分布着M₂B 及M₂₃C₆等增强相。涂层的显微硬度超过800 HV，是感应淬火42CrMo硬度(650 HV)的1.2倍。在相同磨损条件下，涂层的磨损量仅为感应淬火42CrMo磨损量的50%。而在质量分数为3.5%的 NaCl盐雾腐蚀环境中，涂层的腐蚀速率较感应淬火42CrMo的腐蚀速率降低了68.8%。

消费电子市场正推动柔性电子器件向集成化、小型化及可穿戴的方向发展，同时也对柔性电子器件的制备提出了新的要求。光刻工艺加工精度高，但其成本昂贵、加工流程复杂且效率低。相比而言，飞秒激光加工兼有加工精度高和工艺流程简单的特点，已展现在制备柔性电子器件方面的独特优势和应用前景。为了更好地了解这一新兴领域的进展，本文概述了与柔性电子器件制备相关的五种飞秒激光加工工艺机理，包括激光液相纳米材料合成、激光纳米材料还原、激光诱导纳米连接、激光电极图案化及激光表面织构化，并介绍了制备的典型柔性电子器件性能，对存在的问题和未来发展趋势进行了分析和展望。

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。

本文采用高速摄影技术和宏观金相对船用E36高强钢激光复合焊接熔滴过渡、焊缝成形及其机制进行研究。结果表明: 与激光引导电弧复合焊接相比, 电弧引导激光复合焊焊缝熔宽降低, 余高增加, 其熔滴过渡速率低于激光前引导模式。增加激光功率能消除焊缝背面焊瘤, 弧长修正系数过大会降低熔滴进入熔池过程的稳定性, 使焊缝成形质量降低。随着光丝间距的增加, 熔池长度增加, 激光金属蒸气对熔滴的作用力和熔滴下部的电磁力降低, 减少了熔滴过渡的阻力。电弧前引导时, 焊缝熔池金属铺展性较差, 熔宽和余高逐渐降低; 激光前引导时, 背面熔宽增加, 当光丝间距为8 mm时, 两热源熔池近似分离, 焊缝出现明显凹陷。

针对30CrMnSiA和30CrMnSiNi2A高强钢的修复问题,采用30CrMnSiA合金粉末在两种基体上进行多层多道激光熔覆,研究了熔覆层、基体、热影响区的微观组织和力学性能。对于30CrMnSiA基体,其熔覆层组织主要为索氏体;随着层数增加,熔覆层中的索氏体减少,马氏体增多,盖面层主要为马氏体组织;热影响区组织主要为马氏体和少量块状铁素体,其中块状铁素体为原基体中铁素体的未熔相。对于30CrMnSiNi2A基体,其熔覆层组织主要为索氏体,随着层数增加,马氏体含量逐渐增加,但仍以索氏体为主;热影响区组织主要为索氏体和粗晶马氏体。在力学性能上,30CrMnSiA基体上熔覆层的硬度大于30CrMnSiNi2A基体上熔覆层的硬度,热影响区软化现象不明显,而30CrMnSiNi2A热影响区软化现象明显;30CrMnSiA基体上熔覆层试样的抗拉强度为基体的90%以上,且其冲击韧性、延伸率均优于基体;30CrMnSiNi2A基体上熔覆层试样的冲击韧性优于基体,但其抗拉强度、延伸率则大大低于基体。实验结果表明:30CrMnSiA合金粉末适合用于30CrMnSiA钢的激光熔覆修复,而对于30CrMnSiNi2A钢,则需要进一步减少热输入,以减小热影响区的宽度,减少粗晶马氏体的生成以及多层熔覆过程中马氏体的分解。

为增强42CrMo钢表面硬度及耐磨性,利用半导体激光器在基体表面制备了质量分数分别为0、10%、20%、30%及40% nano-WC粉末的Ni60增强涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD对试样的微观组织与相成分进行表征,利用数显显微硬度计和高温摩擦磨损试验机进行力学性能及摩擦磨损性能测试。结果表明,nano-WC增强Ni60涂层表面成形良好。增强涂层的组织形貌呈条状、树枝状、鱼骨状、块状和粒状;物相以奥氏体Ni-Fe相为主,nano-WC一部分保留下来,一部分形成了W2C新相;涂层中还生成有Cr23C6、M6C、Cr7C3复合碳化物及CrB和NiW等复杂化合物。nano-WC增强涂层的显微硬度最大可达1256 HV0.2,比Ni60合金涂层提高了约50%。增强涂层的最小磨损体积为1.29mm 3,仅为Ni60合金涂层的1/7;增强涂层平均摩擦系数可低至0.275,而Ni60合金涂层平均摩擦系数为0.530,降低了约48%。摩擦磨损研究表明nano-WC增强涂层磨损机制主要为黏着磨损,同时还伴有轻微的磨粒磨损。

尖轨作为道岔的重要部件,工作环境恶劣,易出现表面磨损、剥离掉块等缺陷。激光熔覆技术可以显著提高尖轨表面的硬度,从而提高其表面耐磨性,减少表面伤损,延长尖轨的使用寿命。采用半导体激光熔覆工艺,在U71Mn道岔尖轨表面制备了Fe-W-Cr铁基复合激光熔覆层,对熔覆层的组织形貌、物相组成及元素分布进行了检测,并对其硬度、冲击性能与摩擦磨损性能进行了分析。结果表明:铁基熔覆层无明显缺陷,且与道岔尖轨形成了冶金结合,熔覆层内大部分区域为树枝晶,在晶界处分布着网状碳化物;熔覆层的平均硬度为876.8 HV(道岔尖轨用钢为252.3 HV),冲击韧度为2.30 J/cm 2,平均摩擦因数为0.31(道岔尖轨用钢为0.63);在同等的摩擦磨损条件下,铁基熔覆层的磨损量为0.0043 g,仅为道岔尖轨用钢(0.0408 g)的10.54%。半导体激光熔覆工艺使得道岔尖轨表面的硬度及耐磨性能得到了显著提高,从而使其服役性能得到了明显改善。

采用高速摄影技术、宏观金相和焊接电信号采集对激光脉冲电弧复合焊焊缝成形形貌、熔滴过渡和焊接飞溅进行了研究。结果表明:采用激光脉冲电弧复合焊能改善焊缝成形,同时明显改变了焊接电流、电弧电压以及熔滴过渡模式。激光非脉冲电弧复合焊的熔滴和熔池以及熔滴和焊丝之间形成的液桥在过大电磁收缩力的作用下发生爆炸,此外,熔池表面的熔滴在电弧力和内部气体膨胀的作用下发生爆炸,从而产生飞溅。而采用激光脉冲电弧复合焊接工艺能明显降低焊接飞溅,这主要是因为脉冲电弧降低了短路过渡时的电流以及熔池的震荡。