研制了一种集成控制的高精度微型三路送粉系统。该系统由一套驱动电路统一控制，由三个独立的送粉单元构成，可以同时按照不同的配比送三种粉末用于梯度材料的激光熔覆和金属零件的激光直接制造。为了满足集成控制的要求，该系统具有很好的开放型，三路送粉量既可以由人工控制也可以由计算机编程设定，且在加工过程中可以随时调节，最大误差不超过0.1g/min。由于采用了微型化的结构设计以及铝合金和有机玻璃等材料加工，整个系统体积小，重量轻，可以直接装配在喷嘴上方，从而有效地缩短了送粉路径，提高了粉末控制的响应速度。

针对汽车发动机缸体、缸套、模具侧壁等垂直表面激光强化的需求，研制了垂直面送粉喷嘴和垂直面送粉激光强化系统，适合于内侧和外侧垂直面送粉激光熔覆和合金化及不送粉熔凝、相变硬化；利用该系统，选择合适的激光处理工艺参数，在垂直放置的灰铸铁表面进行了激光熔凝、送粉激光合金化、送粉激光熔覆等表面处理，分析了处理层的显微组织，合金元素成分分布与硬度分布。激光强化显著提高了基材的使用性能。垂直面送粉激光强化技术有良好的工业应用前景。

本文研究了激光直接制造镍基高温合金FHG95的工艺。通过不同的参数搭配共进行314个试样的实验，按照一定标准（宽度波动小于5%，单层熔覆厚度大于0.2mm，表面没有粉末黏着）选取成形效果较好的试样，分析总结了选择优化工艺参数的规律。分析了功率密度、送粉速度、扫描速度单独作用的机理和相互配比的方式，提出了送粉量承载率的概念，同时给出如何针对不同的熔覆层宽度、厚度选取工艺参数的方法。按照该工艺方法激光直接成形的镍基高温合金零件晶粒细小、组织致密，而且各元素含量与粉末相同，没有偏析。当熔覆基体尺寸为200×150×25mm的低碳钢板时，激光功率密度应该在150-200W/mm2，扫描速度在0.2-0.3m/min，每瓦激光所能承担熔覆的合金粉末为0.02g/min。当加工薄壁零件时，熔覆速度应大于0.5m/min，单层熔覆厚度约为0.1mm。

高汇聚同轴送粉喷嘴是激光快速制造的核心装置之一，同轴送粉喷嘴最基本的功能应该包括通光与粉末的均匀汇聚，粉末汇聚程度越高，则粉末利用率越高、制造精度越高。本文通过优化喷嘴结构设计，使喷嘴的汇聚率大大提高，所得到的熔覆道宽度可达到1mm以内，通过加入导向气流，进一步提高了粉末的汇聚率，同时又对熔池进行保护，为提高激光直接制造的精度提供了可能性；喷嘴核心结构均通水冷却，使喷嘴在工作过程中始终保持较低温度，延长了使用寿命又保持了熔覆过程的稳定性；喷嘴上加装了温度传感器，随时监测喷嘴温度，一旦温度超过设定值，便给出报警信号；根据熔覆过程中对熔覆道宽窄要求的不同，喷嘴结构上设计了调节光斑大小的功能；为了确保激光束能从喷嘴的正中出来，使光束与粉末流完全同轴，喷嘴结构上设计了调节机构。利用此喷嘴进行激光熔覆，获得了较为满意的效果。

Using different proportional mixtures of Ni-coated MoS2, TiC and pure Ni powders, new typical wear resistant and self-lubricant coatings were formed on low carbon steel by laser cladding process. The microstructures and phase composition of the composite coatings were studied by SEM and XRD. The typical microstructure of the composite coating is composed of multi-sulfide phases including binary element sulfide and ternary element sulfide, y-Ni, TiC and Mo,C. Wear tests were carried out using an FALEX-6 type pin-on-disc machine. The friction coefficient and mass loss of three kinds of MoSz/TiC/Ni laser clad coatings are lower than those of quenched 45 steel, and the worn surfaces of the laser cladding coatings are very smooth. Because of high hard-ness combined with low friction, the laser cladding composite coating with a mixture of 70% Ni-coated MoS2, 20%TIC and 10% pure Ni powder presents better wear behaviors than the composite coating with other powder blends. The composition analysis of the worn surface of GCrI5 bearing steel shows that the transferred film from the laser cladding coating to the opposite surface of GCrl5 bearing steel contains an amount of sulfide, which can change the micro-friction mechanism and lead to a reduced friction coeffi-cient.