镁合金具有密度小、比强度和比刚度高、机械加工性能好、生物相容性良好等优异性能, 成为潜在新一代可生物降解骨板材料, 但其耐腐蚀性能差, 限制其发展。使用激光冲击强化技术(LSP), 研究其对镁合金表面耐腐蚀性能的影响。采用激光功率密度为1.35 GW/cm2、2.99 GW/cm2和3.92 GW/cm2 进行冲击强化试验, 在3.5%(质量分数)NaCl溶液中, 通过电化学测量技术动电位扫描得到极化曲线, 并通过微观结构探究激光冲击强化对AZ31B镁合金耐腐蚀性能的影响机理。试验结果显示, 随着激光功率密度的提升, 样品的表面硬度也随之提高, 2.99 GW/cm2样品的表面硬度为81.2 HV, 相比原始样品提高了35.8%。XRD图谱显示, 与原始样品相比, 激光冲击处理后的样品衍射峰向高角度方向偏移, 衍射峰强度均降低, 半峰宽增加。2.99 GW/cm2样品的耐腐蚀性能最好, 腐蚀电位为-0.602 41 V, 腐蚀电流密度为1.021 5×10-4 A/cm2, 相比原始样品腐蚀电位提升了50.47%, 腐蚀电流密度降低了42.90%。

利用激光冲击强化(LSP)处理了6061铝合金,研究了LSP对试样耐磨性能及电化学性能的影响,并对试样的显微硬度和残余应力等进行了测试与分析。结果表明,LSP能有效提高试样的力学性能;LSP试样的表面没有发生物相变化,但硬度与残余应力显著增大,耐腐性明显提高; LSP前后试样的摩擦系数相近,但LSP试样的磨损量减小,耐磨性得到提升。

实验研究了激光冲击强化对7075铝合金干摩擦性能的影响。通过对激光冲击强化前后的试件进行物相分析、硬度分析、残余应力分析以及金相组织分析, 总结激光冲击强化改善7075铝合金耐磨性的原因。结果表明, 激光冲击强化能使材料表面产生晶粒细化, 提高材料的表面硬度, 产生残余压应力; 经过激光冲击强化处理之后7075铝合金的磨损量降低43.63%; 磨痕的深度和宽度分别降低45.76%和18.84%, 并且摩擦系数明显降低。激光冲击强化是一种能够有效改善7075铝合金耐磨性能的表面处理技术。

建立了能够反映高功率连续激光辐照碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板时材料发生烧蚀、热解与层间开裂等热力损伤效应的多尺度分析模型。从细观尺度分别建立了纤维和基体的热解动力学方程, 通过热重分析获得热解动力学参数, 进而得到CFRP层合板宏观的热物与力学性能参数。通过内聚力模型建立了激光辐照引起层间开裂的分析模型, 提出并建立了热解和层间开裂效应阻碍能量传递的热阻模型。将多尺度模型获得的热-力学性能参数与热力耦合数值模型相结合, 模拟了高功率连续激光引起的烧蚀、热解及层间开裂行为, 模拟结果与实验结果吻合较好。

利用Nd:YAG脉冲激光器对ZK60镁合金进行了激光冲击强化处理，分析了激光能量密度、单双面冲击和有无保护层等工艺参数对ZK60镁合金力学性能的影响，测试了ZK60镁合金在激光冲击强化处理前后的耐磨性能。实验结果表明，激光冲击强化可以提高ZK60镁合金的力学性能和耐磨性；高功率密度的处理效果比低功率密度的好；单双面冲击处理效果没有明显差别；有保护层时可以避免材料表面产生蜂窝状烧蚀层。

实验研究了CW激光辐照铝合金薄板的热力响应过程，利用三维数字图像相关技术(3D-DIC)结合红外测温系统对整个过程的变形场和温度场实现了全场实时测量。分析了入射激光功率对变形场和温度场的影响，发现变形和温度均随入射激光功率线性增长。建立了三维有限元模型对实验过程进行模拟，模拟结果与实验结果吻合较好，验证了有限元模型的可靠性。3D-DIC结合红外测温系统可以很好地对激光破坏试验中的靶体变形场和温度场进行实时测量，是一种很有效的实验测量手段。

建立了能够反映激光、流场和结构相互作用的热流固耦合数值计算方法，用于模拟超声速气流（马赫数1.2~4.0）作用下强激光辐照靶体结构的失效行为。分析了不同耦合策略对数值计算结果的影响。研究了激光功率密度及来流马赫数对屈服失效和熔融失效行为的影响。结果表明:激光功率密度对失效辐照时间影响显著；存在一个临界马赫数，使得达到屈服失效和熔融失效的辐照时间最长。通过定量分析激光辐照下不同马赫数的气动生热、散热及能量分配，解释了临界马赫数存在的机理。