激光定向能量沉积（LDED）是受损大型关键构件几何特征修复和性能强化的典型修复技术，但其目前仍面临残余应力、孔洞和裂纹等问题。激光冲击强化（LSP）为解决以上问题提供了新思路。笔者以H13钢粉作为待沉积粉末，采用LDED技术对受损的45钢基体进行修复；然后利用LSP后处理强化LDED修复层，以解决传统LDED修复材料的质量问题。结果表明：随着LDED激光功率增大，H13钢修复层的晶粒逐渐细化，渗碳体溶解，耐磨性提升；LSP后处理会使修复层近表层的晶粒明显细化，显著降低LDED修复试样的摩擦因数，进一步提升其耐磨性。最后，笔者系统揭示了LDED+LSP激光复合再制造工艺诱导的微观组织演化（晶粒细化和渗碳体溶解）及其增强修复层耐磨性的机制。

在激光冲击强化（LSP）技术中，作为冲击载荷的驱动源头和能量来源，激光脉冲参数的不同选取决定着激光吸收机制取向、能量沉积程度乃至等离子爆炸行为规律的差异，进而对冲击载荷形态特征和材料表面强化效果产生重要的决定作用。本文对目前LSP技术中涉及的各类激光参数在激光驱动冲击效应中的作用机理、影响规律，以及在工艺配给上的研究和认知现状进行了综述。针对激光时域结构在决定等离子体膨爆行为和冲击载荷特征中的重要性，以及目前LSP普遍采用调Q激光器高斯时间波形的技术现状展开评述，并指出通过优化激光脉冲时域结构来提升光能向机械能的转换效率，或通过调节激光时域参数来实现精准操控冲击载荷特征具有可能性。

为降低激光加热面的最高温度，提升热面温度均匀性，提出一种射流冲击强化表面的综合散热方法。引入兼顾散热和流阻特性的综合评价指标performance evaluation factor（PEC）进行数值研究并与传统微槽道散热特性进行了对比分析。结果表明，降低冲击距离会使冲击区边界层变薄，增大横向流动速度，涡心向中心入口处移动，以此提高换热效率，不仅降低了系统最高温度，而且实现了温度均匀性。经过对比发现无量纲射流冲击距离为0.25时PEC最大，因此该系统最适用于激光热源的散热。此外，热应力与应变分析结果表明，在同种材料的屈服极限下，该系统所能承受的激光热流密度明显高于微槽道冷却系统，换热性能更好、适用性更强。

为探究热处理温度对316L不锈钢冲击韧性及其各向异性的影响，利用选区激光熔化（SLM）技术制备了不同成形取向的316L冲击构件，并比较了SLM态、1050 ℃热处理态以及1100 ℃热处理态的冲击韧性和微观组织结构。结果表明，按冲击韧性从大到小排列，依次为SLM态、1100 ℃热处理态、1050 ℃热处理态。随着热处理温度的升高，冲击断口的韧窝逐渐增大。对于SLM态，XY-Z样的冲击韧性比XZ-X样和XY-X样更好，但热处理之后XY-Z样的冲击韧性反而最差。同时，热处理之后亚晶组织逐渐消失，夹杂物粗化，晶粒尺寸增大，大角度晶界增加，逐层制备的多层结构被破坏，晶粒织构发生变化，这些微观组织的变化与冲击韧性密切相关。

激光冲击强化是一种利用激光束对金属材料表面改性的表面强化技术，具有非接触、可控性强、强化效果突出等特点，在金属表面强化领域得到广泛应用。为更好地了解激光冲击强化技术发展现状和趋势，推动我国在该技术领域的科技研究和创新应用发展，基于Incopat专利数据库，对全球激光冲击强化专利的申请趋势、区域布局、创新主体、研究主题等进行多维度分析。研究发现：激光冲击强化技术正处于发展上升周期，美国、日本是该领域重要的创新主体；中国虽起步较晚，但发展迅速，尤其近几年专利数量逐渐占据主导地位，显示了强大的创新活力，但也存在研究主体集中在高校、科研院所，海外布局薄弱等问题。对此，提出了我国激光冲击强化技术的发展建议。

借助ABAQUS软件建立了微尺度激光冲击强化(micro-scale laser shock peening, μLSP)过程的有限元模型, 对T2纯铜的μLSP过程进行了数值模拟, 分析了μLSP过程中纯铜的位移、塑性应变和等效应力的动态响应情况以及残余应力的分布规律。结果表明, 冲击波作用到纯铜表面后, 极短时间内便可达到纯铜的动态屈服极限。纯铜表面的位移影响区域直径约为激光光斑的2倍, 并在27 ns时达到位移最大值约0.85 μm。随着冲击波压力的加载, 纯铜产生加工硬化, 塑性应变和等效应力的最大值均出现在加载区域内部的近表层处, 分别约为0.062 MPa和297 MPa。μLSP后纯铜表面激光辐照区域主要表现为残余压应力, 最大值约为199 MPa, 影响深度达40 μm。在激光辐照区域表面边缘存在一定的残余拉应力, 产生“残余应力洞”。同时, μLSP工艺试验结果与数值模拟结果基本一致, 从而验证有限元模型的合理性与可靠性。

为选定混凝土基座爆破后残高低、块度小的聚能装药结构形式，采用数值模拟方法对比研究了装药量、外径和药型罩壁厚相同条件下60°、120°锥形罩和曲率半径为10.8 cm曲面罩形成的射流或爆炸成型弹丸（EFP）运动特性，及其对混凝土基座垂直侵彻过程和毁伤效应。结果表明：不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的侵彻方式不同。60°药型罩的头部射流先侵彻混凝土基座，随后杵体对孔洞进行扩大，120°药型罩的杵体与射流合并侵彻混凝土基座，而曲面药型罩主要依靠成型弹丸对混凝土基座进行冲击侵彻; 混凝土基座的破碎能力与侵彻孔直径相关; 孔径越大、能力越强。60°、120°和EFP药型罩侵彻孔直径分别为4.3 cm、5.2 cm和7.0 cm，在侵彻深度范围内形成的裂缝数量、宽度呈现增大趋势; 混凝土基座爆破后的残留高度与横向贯通裂缝至底面之间的距离相关，而横向裂缝形成与侵彻体参数、装药量等多个因素相关。对有限尺寸的混凝土基座，大锥角药型罩的聚能装药破碎范围和程度的综合效果较佳，EFP药型罩虽然侵彻能力最弱，爆破作用后混凝土残留高度较大，但在侵彻深度范围内的破碎能力最强。研究不同聚能装药侵彻体对混凝土基座的爆破效应为毁伤机理探究和破除方式选择提供参考。

为了研究晶质石墨矿石试样在冲击荷载作用下的破碎能耗特征，采用 50 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，设置气压间隔为0.1 MPa，0.2~0.6 MPa共5组冲击气压，进行不同加载速率条件下石墨矿石试样冲击压缩试验，并分析石墨矿石试样破碎能耗规律。试验结果表明：在冲击荷载作用下，石墨矿石试样的动态抗压强度与平均应变率具有较强的三阶多项式关系，且石墨矿石在冲击荷载作用下具有动态硬化作用，其动态抗压强度随着应变率的增大呈非线性增大，呈现明显的应变率效应; 石墨矿石试样破碎耗能与入射能具有显著的对数关系，随着入射能增大，试样破碎耗能也随之增大，但其试样破碎耗能所占比例随应变率增大逐渐由0.38下降至0.11; 随着平均应变率增大，石墨矿石试样破碎耗能密度呈非线性增长，具有较强的应变率效应; 石墨矿石试样的破碎平均粒径与破碎耗能密度具有显著的三阶多项式相关关系，随着石墨矿石试样耗能密度增加，石墨矿石试样破碎程度加剧，可以采用石墨矿石试样破碎块度平均粒径实现对石墨矿石试样破碎程度进行定量描述。