为提升NiCu合金的硬度，改善其耐磨性，采用圆环摆动激光定向能沉积了NiCu和掺有30%（质量分数）WC的NiCu（NiCu/30%WC）复合材料。研究了圆环摆动激光和WC颗粒对NiCu合金的物相成分、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响规律和强化机制。圆环摆动激光的搅拌作用增强了熔池对流，使WC颗粒在沉积层中均匀分布，减少了柱状枝晶的生成；同时WC颗粒及其分解后形成的碳化物阻碍晶粒生长，促进了沉积层晶粒的细化。NiCu/30%WC复合材料在细晶强化和弥散强化的共同作用下，硬度比NiCu合金提升了19%。摩擦磨损实验结果表明，未熔WC颗粒能够阻碍对磨球对NiCu合金基体的磨损，WC颗粒以及枝晶间的碳化物形成了弥散强化效应，使磨损机制由黏着磨损转变为磨粒磨损，磨损量减少了56%。

采用激光熔覆技术成功制备了Inconel 625/WC-12Co复合涂层,对添加有WC-12Co(质量分数为5%、10%、15%)复合涂层的物相成分、微观组织、显微硬度和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明:WC-12Co颗粒在涂层中分布均匀,大部分呈完整球形形态,仅有少部分发生了熔解;随着WC-12Co添加量的增加,复合涂层的组织明显细化,涂层中有多种碳化物产生,主要包括NbC、M23C6;未熔化的WC-12Co颗粒抑制粗大柱状晶的生长,WC-12Co颗粒周围以等轴晶和短的柱状晶为主,Mo、Nb两种元素在晶界发生了明显偏析;复合涂层的显微硬度从264 HV0.2逐渐增加到308 HV0.2,磨损率从10.5004×10 -4mg·m -1降低至0.5768×10 -4mg·m -1。故WC-12Co的添加可以显著增强Inconel 625基复合涂层的耐磨性能。

采用半导体激光熔覆技术与等离子喷涂相结合的方法,在1Cr13不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY/YSZ热障涂层,然后采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)分别对涂层的微观组织、成分分布及物相进行表征。结果表明:YSZ涂层的物相主要由ZrO₂的立方晶相(c-ZrO₂)、正方晶相(t-ZrO₂)及少量单斜相(m-ZrO₂)组成;黏结层具有典型的快速熔凝组织特征,与基体实现了冶金结合。对涂层的抗高温氧化机理、热震性能及其失效行为进行研究后发现:Al₂O₃氧化膜的形成能阻止O元素扩散,使涂层的抗高温氧化性能约为基体的4.1倍(YSZ涂层氧化累积增重仅为0.08 g·cm ^-2);YSZ涂层在900 ℃下热震20次后开始出现裂纹,且裂纹随热震次数增加逐渐变大,热震30次时试样完全断裂。

采用激光增材制造(LDM)技术在TC4钛合金基体表面制备了TC4钛合金熔覆层,研究了不同扫描速率下制备的熔覆层的组织、显微硬度以及其在H₂SO₄溶液中的抗电化学腐蚀性能。结果表明:熔覆层的主要物相为α-Ti,且在β晶界附近生成了细针状α'马氏体,组织呈正交状网篮结构;随着扫描速率增大,熔覆层的平均显微硬度先增大后减小,腐蚀电流密度先降低后升高,电荷转移电阻先增大后减小,即其耐蚀性先增强后减弱;当扫描速率为10 mm/s时,熔覆层具有最大的平均显微硬度(390 HV)、最小的腐蚀电流密度(1.2337 μA·cm ^-2)、最大的电荷转移电阻(11500 Ω·cm ^-2),此时的熔覆层具有较好的抗电化学腐蚀性能。

通过激光熔覆技术制备了自组装 Cu92Fe8偏晶复合涂层,研究了其相分离特征、显微硬度、耐腐蚀和磁学性能。结果表明,球磨后Cu92Fe8复合粉末的颗粒尺寸减小,且由少量的体心立方α-Fe相与固溶体Cu相组成。在激光熔覆过程中,过冷Cu92Fe8熔体发生液相分离,球状富铁的α-Fe颗粒均匀分布于富铜的ε-Cu相基体中;自组装 Cu92Fe8偏晶复合涂层的硬度均匀分布且略大于黄铜,耐腐蚀性能略逊于黄铜,但具有较好的软磁性能。

通过激光熔化沉积技术,在Ti-6Al-4V(TC4)基材表面原位合成了NiTi基金属间化合物涂层,并研究了其微结构特征、显微硬度和电化学腐蚀性能。研究结果表明,涂层主要由NiTi、Ni₃Ti、NiTi₂和Ni₄Ti₃等金属间化合物组成;涂层的显微硬度达到800 HV,比TC4基材的提高了约1.3倍;涂层表面生成了不均匀钝化膜,出现大量点蚀,故该涂层的耐蚀性能与TC4基材的相比略有下降。

基于激光熔化沉积技术, 采用A3钢作为基材, 铜合金作为过渡层, TC4合金作为涂层, 制备了TC4-Cu双相涂层, 并对涂层界面的组织、化学成分和组成相进行了分析, 同时, 对涂层的硬度和耐蚀性能进行了测试。结果表明, TC4-Cu-Fe界面发生了原子相互扩散, 界面处形成了α-Fe、α-Ti等固溶体, 结合区组织细小, 过渡层成功阻碍了Ti原子向Cu-Fe界面的扩散; TC4-Cu双相涂层的平均显微硬度约为500 HV, 约为基材的3倍; TC4-Cu双相涂层的耐蚀性能略高于商用TC4合金的, 远高于A3钢的。

为了改善基体与陶瓷涂层物理相容性, 利用半导体激光熔覆技术在不锈钢基体表面制备了CoCrTaAlY涂层作为热障涂层粘结层。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)等对CoCrTaAlY涂层的组织、物相和成份等进行分析。结果表明, 当激光功率不变时, 随着扫描速度的增加, 熔覆层厚度和宽度降低而形状系数和润湿角增加; 当扫描速度不变时, 随着激光能量密度的增加, 熔覆层厚度和宽度增加而形状系数和润湿角降低; 熔覆层主要由γ/γ’-(Fe,Al)与颗粒状析出物M(Ta,Si)C组成; 随着温度梯度和冷却速度的增加, 熔覆层内胞状晶转变成树枝晶, 继而生成等轴枝晶。

采用连续高功率半导体激光器在45#钢表面熔覆制备了Ni-B型石英纤维复合涂层, 通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对涂层显微组织、成分进行了研究。结果表明, 涂层与基体结合良好, 呈冶金结合; 涂层内中间偏上位置有少量黑色泡状物, 直径为10～20 mm, V槽底部存在由B型石英纤维溶解而形成的凹槽, 且与周围Ni基及基体产生原子分子间扩散; 硬度测试表明, 涂层硬度呈阶梯状分布, 最高达445 HV0.3, 为基体的3.25倍。

采用高功率半导体激光器在45#钢圆棒表面制备了Ni25、Co2和316L多层熔覆层, 用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对熔覆层的微观组织及物相进行表征, 并测试涂层试样的硬度与耐磨性能。结果表明, 熔覆层组织均匀、致密, 晶粒细小, 与基体成冶金结合; 激光多层熔覆时, 熔覆层经多层重叠扫描, 重复融化凝固造成层与层结合区存在一明显白亮带, 层内组织在该处存在明显分层现象; Ni25合金熔覆层主要物相有γ-Ni固溶体、BNi3、B2Fe3Ni3、C-Fe-Si等; Co2熔覆层主要由γ-Co、γ-Ni固溶体等组成; 多层熔覆层硬度和耐磨性相较于基体, 有较大提高, Co2合金熔覆层平均硬度值最高, 达到了584.7 HV0.3, 多层熔覆层经过多次重叠扫描, 重复融化凝固熔覆层硬度更加均匀。