超高速激光熔覆技术（EHLA）可以突破涂层生产的效率瓶颈，为制备高质量涂层提供有效途径。采用EHLA和常规激光熔覆（CLA）技术在45钢基体上制备TiC/Inconel 625复合涂层，并对涂层的微观组织、物相组成、耐腐蚀性能以及摩擦磨损性能进行了表征。结果表明，两种涂层的显微组织均表现出相同的生长模式，由胞状或柱状枝晶向等轴枝晶转变。对于EHLA涂层，98.2 m/min的熔覆速度加快了凝固组织的冷却速率，从而细化了枝晶，平均枝晶间距不超过1 μm，并且所形成的细化组织有助于涂层耐蚀性的提升。TiC的加入促进了枝晶间碳化物的形成，并起到了沉淀强化的作用，同时在涂层表面形成了致密的钝化膜。并且EHLA涂层的摩擦系数低于CLA涂层，展现出良好的摩擦磨损性能。

采用激光熔覆技术在轧制态GH4169合金表面制备GH4169涂层, 重点研究涂层的显微组织、析出相、高温显微硬度和高温摩擦磨损性能。结果表明: 涂层中无气孔和裂纹等缺陷, 且主要由Laves偏析相、γ基体相和少量MC及MN相组成; 涂层的室温平均显微硬度为273.6 HV(0.3 kg试验力), 且随着测试温度的升高, 其显微硬度在不同温度下呈现下降趋势, 测试温度为600 ℃时, 显微硬度下降到197.4 HV(0.3 kg试验力), 约为室温时的72%; 高温摩擦试验结果表明, 随着测试温度的提高, 其磨损率也呈现下降趋势, 当测试温度为600 ℃时, 试样磨损率约为室温时的25%; 摩擦磨损试验结束后, 测试温度不高于500 ℃的涂层, 其常温显微硬度变化不大, 而测试温度为600 ℃的涂层, 由于强化相析出, 常温显微硬度有所提高。

以SiC和B4C为增强相、纯Al粉为基体原材料，采用选区激光熔化(SLM)法在粉层厚度和扫描间距均为0.05 mm、扫描速率为300 mm/s、激光功率为350 W的成形条件下，制备了SiCp-B4Cp[质量比m(SiCp):m(B4Cp)=1:1]增强的Al基((SiCp-B4Cp)/Al)复合材料，研究了SiCp-B4Cp含量[%、15%及20%(质量分数)]对SLM成形(SiCp-B4Cp)/Al复合材料显微组织、显气孔率、显微硬度、摩擦磨损性能和抗折强度的影响。结果表明：当SiCp-B4Cp含量为10%时，试样显气孔率最小且抗折强度最大，分别为4.5%和177 MPa；SiCp-B4Cp含量为20%时试样的硬度最高、磨损率和摩擦系数最小，分别为172.6 HV0.1、3.4×10-5 mm3N-1m-1和0.4。

为研究钼元素对激光熔覆层组织和性能的影响,采用激光熔覆技术在EA4T钢表面制备Fe-Cr熔覆层以及钼质量分数为10%~70%的4种涂层,然后采用X射线衍射仪、光学显微镜和扫描电子显微镜对熔覆层的物相和微观形貌进行分析,采用显微硬度计和WDW3100万能试验机测试熔覆层的力学性能,采用摩擦磨损试验机测试熔覆层的耐磨性。试验结果表明:除了Fe-Cr+70%Mo熔覆层出现裂纹外,其他熔覆层都均匀致密,与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层中钼单质的含量随着钼添加量的增加而增加。当熔覆粉末中钼的质量分数为10%和30%时,熔覆层中的钼主要与Fe-Cr形成金属间化合物;当钼的质量分数超过50%时,熔覆层中出现了较多钼单质相。钼的添加降低了熔覆层的硬度以及熔覆层到基体的硬度梯度,熔覆层的韧性和塑性随着钼含量的增加而先降低后升高。与基体相比,Fe-Cr熔覆层、Fe-Cr+10%Mo熔覆层、Fe-Cr+30%Mo熔覆层和Fe-Cr+50%Mo熔覆层的耐磨性均得以提高,且其摩擦因数随着钼含量的增加而降低,其中Fe-Cr+50%Mo熔覆层具有优良的综合力学性能和最佳的减摩耐磨功能。

利用3 kW光纤同轴激光熔覆设备将Fe-Cr-Mo-Si合金粉末熔覆到Q235钢表面，制备出了耐磨的铁基合金熔覆层，通过金相显微镜、维氏硬度计和摩擦磨损试验机等设备研究了Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织、硬度及摩擦磨损行为。结果发现：Fe-Cr-Mo-Si熔覆层的显微组织均匀致密，且无气孔、裂纹等缺陷；熔覆层主要由树枝晶组成，熔覆层/Q235钢结合面处形成了细小的平面晶组织，熔覆层与基体实现了良好的冶金结合；熔覆层的平均硬度为642.2 HV，约为基体硬度的4倍；当载荷为50 N时，熔覆层和基体试样的平均摩擦因数分别是0.621和0.512，熔覆层的磨损量仅为基体的14.6%；摩擦因数随载荷的增加而减小，磨损轮廓尺寸随载荷的增加而增大；熔覆层的磨损机制为磨粒磨损和黏着磨损，而基体的磨损机制以黏着磨损和疲劳剥落磨损为主。试验结果表明，在Q235钢表面激光熔覆Fe-Cr-Mo-Si合金粉末能够显著提高材料的耐磨性能。

为增强42CrMo钢表面硬度及耐磨性,利用半导体激光器在基体表面制备了质量分数分别为0、10%、20%、30%及40% nano-WC粉末的Ni60增强涂层。采用OM、SEM、EDS、XRD对试样的微观组织与相成分进行表征,利用数显显微硬度计和高温摩擦磨损试验机进行力学性能及摩擦磨损性能测试。结果表明,nano-WC增强Ni60涂层表面成形良好。增强涂层的组织形貌呈条状、树枝状、鱼骨状、块状和粒状;物相以奥氏体Ni-Fe相为主,nano-WC一部分保留下来,一部分形成了W2C新相;涂层中还生成有Cr23C6、M6C、Cr7C3复合碳化物及CrB和NiW等复杂化合物。nano-WC增强涂层的显微硬度最大可达1256 HV0.2,比Ni60合金涂层提高了约50%。增强涂层的最小磨损体积为1.29mm 3,仅为Ni60合金涂层的1/7;增强涂层平均摩擦系数可低至0.275,而Ni60合金涂层平均摩擦系数为0.530,降低了约48%。摩擦磨损研究表明nano-WC增强涂层磨损机制主要为黏着磨损,同时还伴有轻微的磨粒磨损。

为了探究不同激光扫描速度下NiCoCrAlY涂层的组织性能,通过激光熔覆技术在IN718表面熔化沉积了NiCoCrAlY涂层,分析涂层的成形情况、微观结构,并测试硬度、摩擦磨损性能,建立了扫描速度、微观结构和涂层性能之间的动态关系。实验发现,不同扫描速度下的NiCoCrAlY涂层成形良好,凝固组织为垂直于固液分界面、定向及“外延式”生长的柱状枝晶组织、等轴枝晶组织。随着扫描速度的增加,涂层温度梯度增大,凝固速率加快,晶粒组织细化,涂层显微硬度有小幅度增大;同时,涂层的平均摩擦系数和磨损率呈现先减小后增加的变化趋势。结果表明,在12 mm/s扫描速度下获得的涂层耐磨性较优。

在45钢表面制备了Fe901激光熔覆层,检测了熔覆层的组织、物相与硬度,采用干摩擦方式对激光熔覆层与45钢试样进行了摩擦磨损实验。结果表明:熔覆层组织均匀致密,组成相主要为马氏体和少量CrFeB、Cr7C3金属间化物;熔覆层的平均硬度为718 HV,显著高于基体的硬度(269 HV);45钢的磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳剥落和氧化磨损,熔覆层的磨损机制主要为磨粒磨损;当加载载荷为10,20,30 N时,在干摩擦条件下,激光熔覆层的摩擦因数比45钢低,相对耐磨性分别为45钢的4、18、20倍,表明激光熔覆Fe901合金显著提高了45钢的耐磨性能。

基于Reynolds方程和P-C(Patir and Cheng)模型,分别建立了织构表面在流体动压润滑及混合润滑状态下的理论模型。采用有限差分法并结合数值迭代,利用Matlab编程对模型进行计算,获得计算域内的压力分布和织构表面的理论摩擦系数,以此作为织构表面摩擦学性能的判断标准。采用飞秒激光加工工艺,在氧化锆(ZrO₂)增强HA(Hydroxyapatite,羟基磷灰石)生物陶瓷涂层表面,加工出具有不同排布方式的椭圆形织构阵列和不同面覆率的圆形织构阵列。在往复实验平台进行摩擦磨损实验,利用三维轮廓仪表征涂层的磨损深度,并验证了数值模型。