针对铝合金硬度低、耐磨性差的问题，采用激光合金化工艺在其表面制备了原位自生TiB₂-TiC颗粒增强铝基复合涂层，在B₄C-Ti的4%、12%、36%三种质量分数下，研究了合金化层的物相组成、微观组织和耐磨性能。利用边-边匹配模型（E2EM模型）计算了原位自生颗粒的界面匹配情况，分析了原位自生相作为异质形核核心的可能性。结果表明，合金化层主要由条状或针状Fe-Al金属间化合物和大量弥散分布、尺寸细小的TiB₂、TiC、Cr₂B等原位增强颗粒组成。原位自生TiC、TiB₂相与α-Al基底、TiC/TiB₂两相之间的面间距失配和原子间距失配均小于10%，表明增强颗粒与基底之间界面结合良好，且TiB₂可作为TiC异质形核核心。合金化层的平均显微硬度高达1156.11 HV，约为基体的15.2倍，磨损体积比基体降低了89.6%，耐磨性能显著提高。

热障涂层可为航空发动机、燃气轮机中的高温部件提供热防护，但其易受高温熔盐腐蚀而过早失效。激光合金化是一种提高涂层抗熔盐腐蚀性能的有效方法。本团队将TiAl₃作为自愈合剂，对8%Y₂O₃部分稳定的ZrO₂（8YSZ）热障涂层进行激光合金化改性。将喷涂态热障涂层和激光合金化改性热障涂层在900 ℃的75%Na₂SO₄+25%NaCl熔盐环境下进行4 h热腐蚀试验。结果表明：激光合金化改性热障涂层结构致密且表面分布着网状裂纹，改性层保持亚稳态四方相（t′-ZrO₂）结构；喷涂态热障涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为单斜相m-ZrO₂和Y₂（SO₄）₃，表面有较多的热腐蚀产物；激光合金化涂层在900 ℃腐蚀4 h后，腐蚀产物为少量m-ZrO₂和Y₂（SO₄）₃，改性层结构未发生腐蚀破坏，涂层保持着结构完整性；自愈合剂TiAl₃在高温下发生氧化反应生成的Al₂O₃和少量TiO₂可以填补裂纹，有助于抑制高温腐蚀盐的渗透，从而提高了涂层的抗热腐蚀性能。

采用激光合金化技术在GCr15钢表面制备了耐腐蚀的Cr合金化层,用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了合金化层的显微组织和物相,并测试了合金化层的硬度和电化学腐蚀性能。实验结果表明,合金化层与基材呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织。相比纯Cr粉获得的合金化层,B₄C/Cr混合粉末获得的合金化层组织更精细,且存在Fe₂B和CrB两种新的强化相。B₄C的添加在一定程度上提高了合金化层的硬度和耐蚀性。当B₄C与Cr两种粉末的质量比为1∶16时,合金化层的显微硬度约为621 HV,是基体的2~3倍,且腐蚀电位较高,耐腐蚀性好。

石油开采的过程中常伴随有腐蚀气体、金属颗粒以及矿物质等的产生,使石油机械设备腐蚀、磨损严重。激光表面处理技术可以改善材料的耐磨、耐蚀、耐疲劳等性能。总结激光表面处理技术在石油机械中的应用,详细介绍了激光淬火、激光熔覆及激光合金化,并概括了其他激光表面处理技术及其应用,分析了激光表面处理技术在石油机械中的应用现状及存在的问题,并展望了发展前景。

采用激光合金化技术在38CrMoAl钢表面制备了不同Y2O3质量分数的纳米WC/Co-Y2O3合金化层。采用X 射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、显微硬度计和摩擦磨损试验机，系统研究了Y2O3含量对合金化层组织和性能的影响。结果表明，不同Y2O3含量的合金化层主要是由马氏体、奥氏体、Fe3W3C和WC相组成。有所不同的是，随着Y2O3含量的增加，组织中Fe3W3C、纳米WC 和奥氏体的相对含量逐渐增加，而马氏体的相对含量则逐渐减少；而当Y2O3质量分数超过1.0%时，纳米WC 的数量开始降低，凝固组织略有粗化。受上述组织变化的影响，合金化层硬度与耐磨性随着Y2O3含量的增加而呈现出先增后降的趋势，即当Y2O3质量分数为1.0%时，合金化层具有最高的硬度和最佳的耐磨性能。

采用激光合金化法在Q235钢表面制备FexCoCrAlCu(x=0,0.5,1,2)高熵合金涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和显微硬度计对激光合金化层的相结构、显微组织、化学成分和硬度进行分析。结果表明，不同Fe含量的FexCoCrAlCu/Q235高熵合金化涂层均为具有简单体心立方(BCC)结构的固溶体，合金化层与基体间呈良好的冶金结合，显微组织为典型的枝晶组织，固溶体组织中出现了成分偏析现象。激光合金化层的显微硬度远高于基材Q235钢，且随着Fe主元含量的增加，涂层显微硬度呈下降趋势。FexCoCrAlCu/Q235激光高熵合金化层由表面至基材体系的混合熵呈高熵中熵低熵梯度变化。

为了提高60CrMnMo钢表面的耐磨性, 采用CO2激光器在60CrMnMo钢表面进行激光合金化WC-B4C-TiC以获得高硬度、耐磨的合金化层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、硬度计分别分析了合金化层显微组织、物相组成与显微硬度, 利用轮式磨损试验机测试了其常温下的耐磨性能, 并与基材进行比较。结果表明: 合金化层与基材呈冶金结合, 合金化层组织主要由胞枝晶组成, 合金层物相主要有Fe-Cr、B10C、Cr23C6、Ti8C5、W2B。合金化层的最高硬度可达1 300 HV0.3, 是基材的5 倍左右, 耐磨性提高了大约3 倍。

对17-4PH不锈钢进行激光固溶与激光合金化的同步复合强化处理, 通过优化复合强化的工艺参数可以提高材料的综合性能。为此, 利用ANSYS软件建立有限元模型, 对复合强化过程的温度场进行模拟, 分析了激光光斑尺寸、功率以及激光固溶、合金化两个光斑之间的距离对温度场的影响。模拟结果表明: 在扫描速度一定的情况下, 随着固溶光斑与激光功率的增大, 固溶深度增加; 当固溶光斑尺寸为8 mm×10 mm时, 激光的热作用效率最高; 当激光固溶光斑与激光合金化光斑之间的距离大于50 mm时, 固溶光斑对于合金化光斑的热作用几乎没有影响。

在钛合金(TC4)表面利用大功率半导体激光器制备镍钛表面改性层, 采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机及汽蚀装置分别分析了镍钛表面涂层的组织形貌、相结构与成分、硬度分布、耐磨损性能及抗汽蚀性能。研究结果表明, 采用合适的保护措施和激光处理工艺参数, 可获得与基体具有良好冶金结合的金属间化合物改性层; 激光合金化涂层主要由NiTi2、Al3Ti0.8V0.2组成, 与此同时镍钛合金涂层可将TC4基体的耐磨性提高8 倍, 抗汽蚀性能提高2.7 倍。

为了进一步提高Ti-6Al-4V的性能, 以满足其在工程中更广泛的运用, 研究了在Ti-6Al-4V激光NiAl-VC合金化的工艺。以改变激光功率、激光扫描速度和粉末质量含量比例进行了工艺实验, 采用BP神经网络(BP-NN)算法, 建立了合金化层性能与工艺参数之间的关系模型, 并通过验证实验表明预测效果良好, 具有可行性。采用BP-NN算法进行了模拟实验, 分析了不同工艺参数条件对合金化层深度、宽度、平均硬度、最高硬度的影响规律。本研究对Ti-6Al-4V激光NiAl-VC合金化的实践应用具有指导意义和参考价值。