通过微合金C-Mn钢的焊接试验, 研究了不同保护气对激光焊接接头组织和性能的影响。结果表明, 在相同的激光焊接热输入条件下, N2、Ar、空气三种保护气焊接均可获得全熔透焊缝, 但N2气保护条件下焊缝区凹陷最为明显。焊缝区组织均以板条马氏体为主。空气环境下焊缝区形成少量针状铁素体, 夹杂物数量明显多于N2和Ar气保护下焊缝的, 且大尺寸的夹杂物比例较高。三种情况下, 焊接接头的平均显微硬度和强度均高于母材的, 但是空气环境下焊缝的平均硬度略小于N2或Ar气保护下焊缝的。

利用热处理炉对热轧抗拉强度700 MPa级Nb-Ti微合金钢的激光焊接接头进行了回火处理, 研究了回火温度对焊接接头各个微区显微组织和硬度的影响规律。结果表明, 未处理样品焊接接头各个微区的显微组织分别为焊缝区和粗晶区均为板条马氏体; 细晶区和混晶区均为铁素体和M-A组元的混合组织, 但细晶区的显微组织更为精细; 母材的显微组织为铁素体和沿着铁素体晶界分布的碳化物。当回火温度在400～500 ℃之间时, 焊缝区的硬度变化不明显, 均在310 HV左右, 随着回火温度的升高板条马氏体束之间析出的碳化物逐渐增多, 粗晶区的硬度出现明显的降低, 由未处理样品的350 HV降低至315 HV左右; 当回火温度达到550 ℃时, 焊缝区和粗晶区的硬度均出现陡增, 硬度上升幅度约为35 HV左右, 其主要原因为该区域中固溶的Nb、Ti和C元素发生了二次析出提高了其硬度; 当回火温度超过550 ℃至650 ℃时, 焊缝区和粗晶区的硬度均出现了明显的降低, 主要是由于板条马氏体发生了明显的再结晶。在本文所研究的回火温度范围内(400～650 ℃), 回火温度对细晶区和混晶区的组织和硬度影响不明显。

利用6 kW光纤激光器对1.5 mm厚冷轧800 MPa级双相钢进行激光拼焊试验，研究激光焊接接头的显微组织演变规律、显微组织对显微硬度及疲劳性能的影响规律。结果表明，焊接接头主要包括焊缝区（WZ）、粗晶区（CGHAZ）、细晶区（FGHAZ）、混晶区（MGHAZ）和回火区（TZ），其中焊缝区和粗晶区显微组织均为马氏体，但焊缝区内的原始奥氏体晶界保留着柱状晶的生长形态，粗晶区内的原始奥氏体晶界呈多边形生长；细晶区和混晶区均为铁素体和马氏体，但细晶区的显微组织更为精细；回火区主要由铁素体和回火马氏体组成。混晶区和回火区显微硬度均低于母材，共同组成了焊接接头的软化区。由于软化区尺寸相对较窄（0.4 mm）且硬度降低幅度低（~6.8%），拉伸断裂位置出现在母材。在应力比为0.1的拉拉疲劳条件下，母材和焊接接头的疲劳极限分别为545 MPa和475 MPa，疲劳断裂未出现在软化区。母材中的疲劳裂纹在铁素体与马氏体两相界面萌生并扩展；而焊接接头中的疲劳裂纹则在焊缝中的奥氏体晶界上或马氏体板条内萌生，沿着焊缝中心处柱状原始奥氏体晶界的交汇处切断马氏体板条束扩展。

利用IPG YLS4000 光纤激光器，采用激光熔覆工艺在某高强钢基体上制备了一种新型含氮Fe 基非晶复合涂层。通过X 射线衍射仪物相分析发现，在3种不同激光工艺下制备的涂层在非晶基体上出现了不同含量的晶化相，分别对3种工艺下制备的涂层与基体材料的硬度、耐磨及耐蚀性能进行了测试分析。结果表明，与基体材料相比，3种涂层的硬度、耐磨及耐蚀性均有明显提高，其中在1.5 kW 激光功率、180 mm/min扫描速度条件下制备的涂层非晶含量最高，表现出最好的性能。研究认为合适的工艺才能制备出性能优良的涂层，涂层中非晶相含量的增加能够明显改善涂层的性能。

钛合金由于比强度高和耐蚀性好而在航空航天、石油化工等领域得到广泛的应用。但其表面不耐磨而限制了其更为广泛的应用。将经过激光处理和未经激光处理的TB5合金放置在一种特殊固体介质进行渗氧处理, 通过研究炉的加热条件和前处理过程, 分析其对TB5合金的显微组织和硬度的影响。此外, 在相同实验条件下与TA4合金进行了比较。实验结果表明, 经激光处理和未经激光处理的钛合金在相同温度和氧化时间下进行渗氧处理均获得了一层强化层, 且经激光处理后的试样在进行渗氧处理后渗氧层的厚度和表面硬度值明显要高于未经激光处理的试样。在相同实验条件下, TA4合金比TB5合金更容易渗氧。

TC4(Ti-6Al-4V)钛合金表现出了非凡的高比强度和良好的抗氧化性能, 这使它们可用于航空航天和石油化工领域。然而, TC4较低的耐磨性, 限制了它们在摩蚀环境中的应用。在众多的表面改性技术中, 激光渗氮由于可控并且可以对指定区域渗氮处理, 对环境无污染因此受到了极大的重视。本文通过采用Nd:YAG脉冲激光对在不同比例的氮和氩的混合气体中进行TC4合金表面氮化处理, 探讨了氮气浓度等对氮化层组织和硬度的影响。结果表明, 激光合金化试样存在组织不同的三个区域, 分别为熔融区、热影响区和基材。熔融区由钛合金基体和TiN组成, 其中TiN呈现树枝晶形态, 枝晶为定向生长的柱状晶, 在熔融区的底部, 枝晶以细小的针状枝晶形式存在; 熔融区存在明显的裂纹, 这些微裂纹是由于表面受激光脉冲作用快速熔化和随后急冷凝固时产生的应力所引起的。TiN激光合金化层的硬度在600～800 HV之间, 约为TC4合金的2倍。

采用预置粉末的方法, 在700 MPa钢板表面利用激光熔覆技术制备了含氮Fe基非晶复合涂层。通过分析扫描速度及功率对熔覆层显微硬度的影响, 发现只有在适当的扫描速度下制备的熔覆层才具有较高的显微硬度; 而在一定扫描速率下, 当激光功率在1.5 kW时制备的熔覆层具有相对较高的显微硬度。与此同时, 讨论了微合金元素Nb的添加以及N元素的含量对熔覆层显微硬度的影响。

激光-电弧复合焊接技术是高能束焊接领域的研究热点之一，也是厚规格(厚度大于等于5 mm)钢铁材料激光焊接的优选焊接方法。系统地介绍了国内外研究学者及企业在激光-电弧复合焊接钢铁材料方面的研究进展，并简要地阐述了新型纳米强化钢（屈服强度600~700 MPa 级）光纤激光-电弧复合焊接方面的最新研究工作，同时对厚规格钢铁材料激光-电弧复合焊接技术的研究方向进行了分析与展望。