本项目隶属机械制造工艺与设备领域，涉及激光表面制造与再制造技术。 摩擦磨损失效严重制约了电力、汽车、冶金等行业机械部件的长周期安全运行，每年造成的经济损失占全国GDP的4.5%以上。发展先进的激光表面制造技术，实现部件表面减摩、降磨能力提升，成为机械工程领域普遍关注的热点问题，也是先进制造与再制造的关键支撑技术。激光表面制造技术主要分为涂层"改性"和织构"改形"两类，但均会产生残余应力。由于残余应力调控和表面功能化设计方法的缺失，导致了改性涂层易开裂、均匀成形能力差，表面织构形貌难控制等共性问题，严重影响着中国制造的竞争力。面对国家和企业的迫切需求，项目完成单位华东理工大学、江苏大学、上海交通大学协同创新、联合攻关。针对激光氮化与熔覆表面"改性"及激光织构表面"改形"两类技术，采用设计－制造－性能－装备一体化的研究思路，在激光表面制造理论方法、技术与应用方面取得了系列成果： (1)发展了涂层残余应力及断裂力学参量的测试新方法与新技术，建立了考虑残余应力及增韧元素含量的涂层关键断裂力学评价方法，提出了钛合金表面TiN基复合涂层原位合成设计及制造技术原型，突破了传统激光氮化过程中涂层开裂的技术难题。该技术提升了钛合金叶片等部件的冲蚀磨损抗力，从设计环节提高了部件的可靠性。 (2)以激光熔覆涂层残余应力致裂、摩擦学属性和服役能力分析为先导，综合考虑涂层的细晶强化、位错强化和纳米颗粒强化多重效应，创新发展了纳米增强及非晶纳米晶2类复合涂层的设计与原位合成制造方法，攻克了涂层大面积均匀化制造难题。该技术解决了齿轮、轴承、冷轧辊等一大批高附加值部件的再制造难题。 (3)通过激光表面织构残余应力及多尺度润滑理论建模，提出激光表面织构主动优化设计方法，发展"单脉冲同点间隔多次工艺"织构加工技术，克服了残余应力导致的激光表面织构形貌不规则难题，形成了多种自主知识产权的激光表面织构制造技术与装备体系。该技术从制造环节大幅度提高了发动机缸套等部件的减摩能力。 项目成果应用涉及汽车、冶金、矿业、电力等行业领域，在扬州五亭桥缸套有限公司等单位8万余个缸套、轴承、齿轮、冷轧辊部件设计、制造与再制造中得到应用，并支持了超超临界大型汽轮机末级叶片研发。共形成12套企业技术规范，近三年累计实现新增产值6.34亿元，新增利税2.05亿元。 本项目授权13项国家发明专利、3项实用新型专利，发表相关学术论文111篇（其中SCI收录55篇、EI收录80篇），出版专著1部，他引953次（其中SCI他引382次），相关成果被Nature Photonics杂志亮点报道。在相关国内外学术会议上做Keynote及邀请报告15次，组织国内国际学术研讨会6次。项目组成员荣获国际焊接学会Henry Granjon 奖等多项奖励，入选教育部新世纪优秀人才、中组部"万人特支"青年拔尖人才、国家自然科学基金委优秀青年基金等支持计划。培养了相关领域博士生11名，形成了一支激光表面制造协同创新团队，推动了我国表面制造与再制造科学与技术的进步及循环经济建设。