本文采用Nd:YAG脉冲激光表面熔凝的方法对AISI 304奥氏体不锈钢的表面氧化进行了深入的研究,并在奥氏体不锈钢表面成功地制备了高性能的金属氧化物。通过简单的数学解析模型和具体实验研究了脉宽以及激光能量密度的变化对AISI 304奥氏体不锈钢表面氧化物形貌和性能的影响规律,得出了当脉宽>1ms、激光能量密度相对较高时可获得较好的奥氏体不锈钢表面改性效果,并指出脉宽的工艺控制是获得良好表面质量的必要条件。研究了不锈钢表面单个激光光斑内的形貌,发现在同一激光光斑内具有不同的物相组成和显微组织。光斑中心区域主要为纳米颗粒的Fe2O3,而在光斑边缘区域主要为六边形形貌的Cr2O3和MnO2等氧化物。同一光斑内形貌的不同主要是由于光斑中心区和边缘区凝固速率的巨大差异造成的,在光斑中心区凝固速率最大为89m/s,而在边缘区凝固速率近似于0。研究了激光工艺参数对奥氏体不锈钢的显微硬度、耐磨性以及腐蚀性能的影响规律,获得了具有实际应用价值的数据,为激光熔凝氧化处理不锈钢材料提供了实验数据与理论依据。