为研究无吸收层激光喷丸工艺对铝合金耐腐蚀性能的影响，选用3 mm光斑直径与50%搭接率，分别在1.1 GW/cm²与2.6 GW/cm²的激光功率密度下，采用Nd∶YAG脉冲激光对2024-T351铝合金试样表面进行喷丸处理，结合表面形貌、化学成分、微观组织、物相、残余应力等，探索了不同激光功率密度下试样在质量分数为3.5%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为。结果显示：经过功率密度为1.1 GW/cm²的无吸收层激光喷丸处理后，试样表面形貌与微观组织得到了改善，表面形成了凸起与孔洞交错的多级结构及2~3 μm厚的致密重熔氧化层，深度方向出现晶粒细化现象，在100 μm深度处出现最大残余压应力。此外，相较于未处理试样与2.6 GW/cm²喷丸试样，1.1 GW/cm²喷丸试样的腐蚀电流密度分别降低了97.30%与82.46%，同时腐蚀后试样表面保持着完整的具有多孔特征的微纳结构，展现出最佳的抗腐蚀性能。无吸收层激光喷丸工艺显著提高了2024-T351铝合金表面的耐腐蚀性能。

以循环流化床灰(CFBA)取代煤粉炉粉煤灰(PFA)，研究不同CFBA取代量和水泥掺量对蒸压加气混凝土(AAC)抗压强度和干密度的影响，借助化学滴定、X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)探究钙矾石(AFt)在AAC中延迟形成的特点。结果表明，CFBA取代40%(质量分数)PFA、水泥掺量为20.0%(质量分数)条件下，能够制备满足干密度级别B05和强度级别A3.5要求的AAC。当CFBA分别取代40% PFA、100% PFA后，未经蒸压处理的空气养护试样中AFt含量于7 d达到最大值，分别为7.71%(质量分数)和18.60%；经过蒸压制得AAC后，再空气养护28 d，试样中延迟生成的AFt量均少于1.00%；而蒸压处理制得AAC后，再泡水养护28 d，CFBA取代40% PFA的试样中AFt生成量为2.57%，CFBA取代100% PFA的试样中AFt生成量达4.46%；CFBA取代100% PFA的AAC试样中延迟形成的AFt为典型高长径比针棒状晶体，存在体积安定性风险。

激光-超声复合喷丸强化方法利用超声冲击波与激光冲击波复合效应调控微观组织与表面残余应力，进而改善金属材料的表面性能。以2024-T351铝合金为研究对象，开展了激光-超声复合喷丸强化实验，使用扫描电子显微镜分析了激光喷丸(LSP)、超声喷丸(UIP)与LSP＋UIP诱导的微观组织特征，并实验研究了LSP、UIP与LSP＋UIP对表面形貌、粗糙度、显微硬度、残余应力的影响规律。结果表明，相较于LSP，LSP＋UIP可显著降低材料表面粗糙度，同时促进表面晶粒细化，表面残余压应力幅值与表面显微硬度分别增加了25.8%与12.9%，获得了更优良的表面性能。

基于激光熔覆同轴送粉成形技术，利用316L不锈钢粉末和镍基718高温合金粉末制备二维突变梯度材料。通过电子探针检测技术在宏观层面分析整个试样的元素变化规律，通过扫描电镜及其附带的能量色散谱仪在微观层面分析界面处的微观组织及元素变化规律。结果表明：在宏观分析时元素含量突然变化，在微观分析时发现存在长约500 μm的过渡区间；界面处显微硬度变化显著，微观组织逐渐变化，但镍基718高温合金侧元素偏析明显，以Laves相和碳氮化物为主，316L不锈钢侧以胞状晶为主，且含有少量碳氮化物。

为了研究深冷激光喷丸(CLP)对TC6钛合金阻尼特性及振动疲劳寿命的影响,分别在室温(25 ℃)和深冷温度(-130 ℃)条件下进行激光喷丸实验,然后采用透射电子显微镜(TEM)对激光喷丸处理前后试样的微观组织进行观察,采用频率响应法对试样的阻尼比进行测试,并采用液压振动疲劳测试系统对强化后的试样进行振动疲劳测试,分析CLP处理对试样阻尼特性的影响机制及其与疲劳寿命的关系,最后采用扫描电子显微镜(SEM)对试样的振动疲劳断口进行观察。结果表明:CLP处理在试样表层产生了大量的位错和形变孪晶,可以有效提高TC6钛合金试样的阻尼比及振动疲劳寿命。

探究了深冷激光喷丸(CLP)对2024-T351铝合金微观组织的影响及其强化机理,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了2024-T351铝合金微观组织的演变规律。结果表明:相比于室温激光喷丸(RT-LP),CLP具有更加显著的晶粒细化效果,并在试样中产生了高密度位错以及更多、更细且均匀分布的黑色球状第二相,该相为S相(Al2CuMg);CLP试样的微观组织在深度方向上呈不同形貌的梯度分布,并且其基体层的微观组织优于RT-LP试样基体层的微观组织。CLP的强化机制主要包括两方面:一是深冷环境抑制位错的动态回复,并降低热激活能,从而促进了细化晶粒和第二相对位错的阻碍作用;二是深冷环境下试样的体积收缩效应产生的塑性变形和内应力,它们会产生显著的组织强化效果。

为提高金属材料表面涂层的耐磨性,采用激光熔覆工艺制备了Al₂O₃增强Fe901金属陶瓷复合涂层,研究了Al₂O₃陶瓷增强相对Fe基熔覆层组织与性能的影响。利用扫描电镜和X射线衍射仪检测了复合涂层的微观组织和物相;采用显微硬度仪和摩擦磨损试验机分析了复合涂层的显微硬度与耐磨性。结果表明: Fe901涂层的组织以柱状枝晶和等轴枝晶为主,添加的Al₂O₃可促使涂层组织转变为均匀的白色网状晶间组织及其包裹的细小黑色晶粒;复合涂层中的Al₂O₃陶瓷颗粒表面发生微熔,与Fe、Cr结合生成Fe₃Al及(Al, Fe)₄Cr金属间化合物,起到增加Al₂O₃陶瓷颗粒与金属黏结相结合强度的作用;当Al₂O₃陶瓷颗粒的质量分数为10%时,复合涂层的显微硬度较Fe901涂层增加了16.4%,复合涂层的摩擦磨损质量损失较Fe901涂层降低了50%;添加适量的Al₂O₃陶瓷有助于提高涂层的显微硬度及耐磨性。

在激光熔覆制备钴基合金涂层的过程中引入电磁搅拌,研究了有无磁场辅助时涂层表面在750 ℃/100 h混合盐条件下的抗热腐蚀性能。研究结果表明,无磁场辅助的涂层的抗热腐蚀性能较差,热腐蚀60 h后涂层内部出现严重的内氧化和内硫化,并出现严重失重现象。经磁场辅助的熔覆层形成了稳定性好的保护性Cr₂O₃及CoCr₂O₄尖晶石氧化膜,有效抑制了腐蚀液中S和Cl ^-的向内侵入,在整个腐蚀阶段样品未出现严重开裂剥落现象。电磁搅拌的加入有效细化并均化了熔覆层的显微组织,促进了涂层表面保护性氧化膜的快速形成,阻止了熔盐的扩散,可进一步提高涂层的抗热腐蚀性能。

采用超声振动辅助激光熔覆工艺, 在GCr15轴承钢表面制备了钴基合金涂层, 在750 ℃/100 h条件下分析了试样的微观结构和高温氧化行为。结果表明：超声振动并未改变熔覆层的相组成, 只是在近表层形成了更加均匀细小的等轴晶组织。涂层经100 h高温氧化后遵循抛物线氧化规律。相比于传统的激光熔覆涂层, 超声振动辅助激光熔覆涂层表面形成的氧化膜更加细小致密, 且无明显的氧化破裂和剥落缺陷, 同时伴随大量高温稳定性好的CoCr2O4尖晶石相生成, 氧化增重与氧化速率常数分别减小了19.2%和50.8%, 涂层的抗高温氧化性能进一步提升。

为了研究深冷激光喷丸强化(Cryogenic Laser Peening, CLP)对2024-T351铝合金表面力学性能的影响, 采用Nd: YAG纳秒脉冲激光分别在常温(25 ℃)和深冷温度(-100 ℃)条件下对2024-T351铝合金材料进行激光喷丸处理, 随后对试样的显微硬度、残余应力和微观组织等表面性能进行了测试分析, 最后基于微观组织演变探讨了CLP对2024-T351铝合金的强化机理。结果表明, 由于超低温对位错滑移及湮灭的抑制作用, CLP处理试样的位错密度提高, 在动态再结晶后材料表面晶粒尺寸减小, 其表层显微硬度与残余压应力值较常温LP处理试样分别提高了约20.3%与21.6%, 因而改善了2024-T351铝合金的表面力学性能。