采用激光熔覆工艺在304不锈钢板表面制备质量分数35.8%Fe-20%Ti-20%Al-24%Cr-0.2%Y₂O₃的合金涂层，并对涂层的组织、元素分布和力学性能等进行了表征。结果表明：激光功率2200 W、扫描速率5 mm/s、搭接率50%条件下，获得的一次成型涂层，其组织均匀致密，无裂纹、气孔等缺陷；涂层与基体间为冶金结合，稀释率为7.31%；涂层相组成为（Fe，Cr）Al、Y₂TiO₇和TiO₂，晶粒平均尺寸为6.7 μm；涂层具有较高的硬度和良好的高温耐磨性能，硬度达到550 HV（基体为210 HV），400 ℃条件下磨损试验质量损失率仅为304不锈钢的3.67%。

为了分析激光功率对Co基梯度耐磨涂层组织和性能的影响, 采用激光熔覆在20CrMnMo钢表面依次熔覆St6, St12B, Co47+WC(质量分数为0.05)合金粉末制备厚度约为2.4mm的Co基梯度耐磨涂层, 进行了微观组织分析、显微硬度测试、摩擦磨损试验。结果表明, 不同激光功率下涂层表面均没有出现裂纹且各涂层中晶体形貌相似, 表层出现致密的等轴晶、过渡层出现粗大的柱状晶、底层出现平面晶和树枝晶; 600W时耐磨层中发现未熔WC颗粒, 800W耐磨层发现CoW2B2硬质相; 在600W～800W范围内, 激光功率越高, 涂层整体的显微硬度和耐磨性越好; 激光功率为800W时, 耐磨层显微硬度达到730HV0.1, 涂层耐磨性相对于基体提高了300%。此研究结果对激光熔覆制备Co基梯度耐磨涂层提供了参考依据。

采用激光熔覆技术制备了不同工艺和不同合金粉末的梯度耐磨涂层, 研究了梯度耐磨涂层的显微硬度及耐磨性。结果表明: 当激光功率为800 W时, Co47+5%ω(WC)梯度耐磨涂层的显微硬度最高, 达713 HV0.1以上, 其摩擦系数最小且具有最佳的耐磨性能, 耐磨性较基体提高了300%。相比较而言, Co47+5%ω(WC)梯度耐磨涂层具有较高的显微硬度, 其耐磨性与Ni60+5%ω(WC)梯度耐磨涂层相当, 但Ni60+5%ω(WC)梯度耐磨涂层的摩擦系数较大, 随着摩擦时间的延长, 其磨损量加剧并缩短其使用寿命; Co47+5%ω(B4C)梯度耐磨涂层的显微硬度变化较大, 同一涂层不同区域的显微硬度值在536～772 HV0.1之间浮动, 其摩擦系数最大, 耐磨性能也随之降低。

以Fe60合金粉末为原材料, 通过添加1%～5%的SiC形成复合合金粉末, 利用激光直接沉积技术在Q235钢表面制备SiC增强Fe60合金高耐磨涂层, 主要应用OM、SEM、EDS、XRD、显微硬度测试和摩擦磨损等分析手段对样品的组织结构及性能进行了研究。结果表明, 在优化的激光工艺参数: 功率1 700 W、扫描速度6 mm/s、送粉量8.8 g/min、搭接率30％、光斑直径4 mm×4 mm和300 ℃预热等条件下, 成功制备出了无裂纹缺陷厚度达到6 mm的Fe基合金涂层; 沉积层组织由等轴晶、枝晶、柱状晶组成, 主要由α-Fe、γ-Fe及Cr23C6、Fe2B、Cr3Si原位增强相组成; 发现在300 ℃温度下预热能够有效消除制备高C高Cr含量Fe基涂层易出现裂纹的难题; 当SiC添加量为3％时, 制备涂层具有最高的硬度达到1 072 HV, 比未添加SiC的合金涂层提高了284 HV, 具有良好的耐磨性能。

为了改善H13钢表面性能,采用激光熔覆方法,在H13钢表面制备了Co42高硬度涂层.对不同工艺下涂层的稀释率、粗糙度、表面形貌、显微组织及硬度分布等进行了测试分析.最佳工艺参量为离焦量20mm、扫描速率1.7mm/s、脉宽2.0ms、频率30Hz.此参量下制备的熔覆层厚度约为230μm,显微组织为致密细小的枝晶结构,与基底形成了良好的冶金结合.自熔覆层至基底,显微硬度梯度下降.熔覆层内的平均显微硬度为650HV0.1,为基体硬度(240HV0.1)的2.7倍,显著提高了H13钢的表面性能.结果表明,工艺参量(离焦量、扫描速率、脉宽、频率)对涂层的稀释率、粗糙度和表面形貌等有很大影响.这一结果对推动搅拌摩擦焊技术的发展是有帮助的.

利用YAG脉冲固体激光器, 在高纯氩气的保护下, 选取优化了的激光工艺参数在45#钢表面制备FeAlCrNiSiC六元高熵合金涂层。主要采用OM、SEM、EDS、XRD和显微硬度等分析手段, 对实验制备的合金涂层的形貌、组织结构、成分、相结构、硬度及相关机理进行了研究。实验结果表明: 优化的激光熔覆工艺参数为功率85 W, 激光扫描速度为5 mm/s, 能量密度47 J/mm2, 搭接率50%。采用此优化工艺参数成功制备了与基体形成良好冶金结合的FeAlCrNiSiC高熵合金涂层。制备涂层的硬度达到了800 HV, 涂层的内部结构由条状等轴晶及网状枝晶组成, 组分偏析得到了有效缓解。合金涂层具有FCC结构的γ-Fe和BCC结构的FeAlCrNiSiC固溶体的简单物相, 合金元素Al、Cr、Si、Ni、C固溶在两种多组元固溶体中, 增加了晶格畸变, 使涂层具有高的硬度。

为了改进Ti6Al4V钛合金的高温耐磨性能, 采用激光沉积制备技术, 通过改变同步送粉双料仓速率方式, 在Ti6Al4V钛合金表面制备了以WC颗粒为强化相的钛基梯度复合涂层。对耐磨涂层的微观组织进行了观察, 测量了涂层和Ti6Al4V基材的显微硬度和在500 ℃条件下的摩擦磨损性能, 并对涂层的强化机制和磨损机理进行了分析。结果表明: WC颗粒增强相均匀弥散分布在基体中, 并因吸收激光能量的不同而呈现不同的形态。由于WC颗粒和生成的TiC弥散强化及激光沉积基体组织的细晶强化作用, 基材的硬度和耐磨性均得到了提高。在相同的摩擦磨损条件下, 复合涂层较钛合金基材的耐磨性提高了约5 倍。

为改进钛合金的耐磨性能，开发在高温环境、大温度落差条件下使用具有热应力缓和功能的新型涂层，应用激光技术在钛合金表面制备了钛基梯度功能耐磨涂层，分析了梯度层宏观形貌和微观组织，并测试了各主要元素梯度变化规律。结果表明，梯度层和基材实现良好冶金结合，白亮熔合线区宽度10～20μm。随着氧化铬含量的改变，各梯度层微观组织均发生变化。各层之间过渡缓和自然，平行间距均为0.3mm。第一层以等轴晶为主，第二层绝大多数为细化的球状、块状颗粒和少部分树枝状晶粒，第三层以枝晶为主。各元素SEM线扫描分布规律和理论设定规律总体趋势一致，符合梯度规律变化的理论要求。

在45钢表面用激光束熔覆了TiNp/镍基合金复合耐磨涂层，对涂层的组织和滑动磨损性能进行了分析，并讨论了不同激光工艺参数下涂层稀释度的变化情况。熔覆层由TiN颗粒、γ-Ni初晶以及γ-NI+(Fe，Cr)23(CB)6共晶构成。初晶γ-Ni中观察到高密度的位错，共晶化合物(Fe，Cr)23(CB)6中出现了大量的层错亚结构，这些特征均使得涂层中的基体相得到了强化。在激光熔覆过程中硬质相TiN颗粒边缘发生了部分溶解，冷却过程中重新凝固的TiN以细小枝晶状独立形核析出。复合涂层中由于TiN颗粒的存在使得涂层硬度显著提高，在摩擦系数不明显变大的前提下耐磨性提高了3倍。