再制造旨在恢复服役损伤零部件原有形状和使用性能,它顺应了目前大力倡导的循环经济模式,最大限度地挖掘废旧零部件所蕴含的附加值,避免了回炉成形等一系列加工中的资源消耗和环境污染,极大延长工件的全寿命服役周期。再制造中修复材料与基体形成一个异质材料冶金结合界面,由于两侧材料物性不同在高温快冷下导致应变失配,微观组织差异等,使界面附近始终处于较高的应力水平,往往是力学性能最薄弱、最易失效的部位。再制造件的服役性能很大程度上取决于界面性能。提高界面性能面临的主要问题包括:修复材料与基体材料的匹配,原位修复造成的界面形状设计,修复方法与工艺技术等。本文从界面力学分析与评价入手,重点研究了材料匹配和界面形状对界面行为的作用机制,为再制造的设计提供理论基础。论文在优化后的激光工艺基础上,根据界面特征和服役工况设计了一系列界面性能评价方法与实验,系统研究了不同材料匹配、一类梯形界面形状参数和后热处理因素的影响。论文取得如下成果:（1）提出一种基于均匀设计的激光工艺寻优方法。构建的激光工艺优化模型,涵盖了修复层的形貌（几何特征）、微观组织（平均晶粒尺寸）和力学性能（显微硬度和磨损率）三方面的质量指标,使获取的最优激光工艺参数涵盖更多的质量维度。在多因素多水平的工艺寻优中,该方法与正交实验相比,在牺牲布点整齐可比性情况下,能节省更多的实验次数,极大的缩减了工艺探索的资源消耗及时间成本。（2）针对材料匹配问题,分别建立了材料物性参数与界面名义强度、界面疲劳临界损伤量之间的模型。选择了两种具代表性的修复材料（Fe45和In625）与六种常用基体材料（HT250、45、40Cr、304、3Cr13和GH3625）,制备了不同材料匹配下的再制造修复层,通过预制裂纹三点弯曲及滚动接触疲劳实验,对建立的模型进行评价,实验结果与模型分析具有良好一致性。并从再制造修复层失效模式判断,材料匹配因素会影响界面相本构行为,导致三点弯曲工况下再制造修复层失效模式不同,具体分为:界面裂纹扩展、沿最大剪应力方向断裂、残余应力导致的修复层开裂和修复层表面皲裂;滚动接触疲劳工况下,即便修复材料和基体拥有相近的物性参数,并不能保证良好的界面疲劳性能;再制造修复层的滚动接触疲劳失效行为取决于表面最大接触应力和界面最大剪切应力疲劳累积两种模式竞争。（3）针对一类梯形界面形状问题,提出一种基于等效初始损伤的界面形状优化方法。通过界面奇点的应力特征值分析,阐明了界面形状对界面奇点应力奇异性的影响,为界面形状优化提供了约束条件;引入一个新的等效初始损伤概念,建立了界面疲劳损伤演化律模型来评价界面疲劳性能;并以等效初始损伤最小化为目标函数,建立了梯形界面形状优化模型。制备了十三种不同梯形界面形状In625/45试样,分别进行了预制裂纹拉伸实验和拉-拉疲劳实验,结果表明,优化的梯形界面形状能够显著提高界面静强度及界面疲劳性能。该模型为再制造受损部位形状预处理提供了理论依据。（4）针对后热处理工艺影响,分别对比了有/无高温固溶处理下的再制造界面静态拉伸和滚动接触疲劳性能。实验结果表明,高温固溶处理导致了再制造界面性能降低。造成这种现象的原因是:经历复杂热史后修复层In625实际热膨胀系数小于基体45,高温固溶处理会释放掉界面端部附近这部分有利残余压应力,导致界面静强度下降;高温固溶处理导致界面附近晶粒由柱状转变为胞状,碳化铬和共晶合金在晶界处析出,增加了界面开裂风险;Laves相变为γ’’+δ相,修复层显微硬度降低,屈服强度的下降,导致界面更易达到疲劳失效条件。综上,再制造后热处理方式需兼顾修复层微观缺陷消除和界面应力缓和的同时,尽量控制界面附近相变及共晶合金析出造成的晶界弱化,否则会对界面性能起到消极影响,造成再制造件服役性能降低。该研究给再制造后热处理工艺带来警示作用。