由于镁合金有很多的优点,例如较低的密度,良好的铸造性能和高的阻尼性等被誉为“21世纪绿色工程材料”,但由于镁合金的表面硬度低,耐磨性以及耐腐蚀性差等原因严重阻碍了其发展。为此本课题以AZ31B镁合金为研究对象,对其进行激光表面处理,利用金相、X射线衍射分析、硬度测试、摩擦磨损试验以及电化学腐蚀试验等手段,研究合金表面改性层在经过空冷、深冷、极冷以及极冷+深冷这四种冷却方式后对合金在宏观以及微观形貌、物相组成、硬度、耐腐蚀性以及耐磨性等方面的影响以及作用机理。对AZ31B镁合金进行了激光熔凝处理,发现熔凝层与镁合金基体呈金属间结合,几乎看不到裂纹、气孔。本文分别通过改变激光加工的冷却工艺、激光功率以及扫描速度这三个参数,研究其对合金熔凝层的影响,发现在P=3300w、v=360m/s的时候得到最好的组织。在此工艺下得到的熔凝层是由α-Mg和β-Mg17Al12构成；晶粒比镁合金基体而言得到明显的细化；耐磨损性能以及耐腐蚀性能都得到了一定程度的提高；腐蚀电位正移了0.093V,腐蚀电流密度降低了一个数量级；熔凝层的最大摩擦系数和平均摩擦系数分别比镁合金基体降低了0.047、0.029。由于液氮深冷处理在传统钢铁材料中得到了广泛的应用,同时也证实了深冷处理可以提高制件的耐磨性、硬度和使用寿命等。所以通过在相同参数下、深冷条件下,对镁合金进行激光熔凝处理,熔凝层仍由α-Mg和β-Mg17Al12组成；但是由于深冷作用,其强化相β-Mg17Al12比镁合金基体和空冷激光熔凝层都要多,所以其硬度、耐腐蚀性和耐磨性都得到提高；其腐蚀电位为-1423mV,比未处理母材(-1575mV)提高了152mV,腐蚀电流密度降低了约二个数量级；深冷熔凝层的最大摩擦系数比镁合金基体降低了0.011,平均摩擦系数比镁合金基体降低了0.017。极端冷却工艺也被证实对激光熔凝层的组织和性能有很大的改良,所以通过在相同参数下,进行了极端冷却试验进行对比。结果表明：极冷激光熔凝层的表层晶粒比空冷激光熔凝层、深冷激光熔凝层更加细小；熔凝层仍由a-Mg和β-Mg17Al12组成；熔凝层表层硬度最高为150HVo.05；其耐腐蚀性和耐磨性相对于基体都得到了提高,电化学极化曲线测试结果表明极端冷却条件下,熔凝层表面明显的钝化,而且其自腐蚀电流为6.98E-4,比深冷激光熔凝层(2.14E-4)大4.84E-4,分别比镁合金基体和空冷激光熔凝层(5.06E-3)、(1.60E-2)降低约一到两个数量级；磨损性能分析实验表明,同一功率参数和摩擦环境下,极冷激光熔凝层的最大摩擦系数是0.261,平均摩擦系数是0.168,其摩擦系数最小但是其表面形貌和SEM放大图可以看出其耐磨性是增强的,主要是由于氧化膜产生导致的润滑作用。由于深冷、极冷处理都可以提高激光熔凝层的部分性能,所以通过结合这两种工艺来进行试验分析是否可以取得一个最佳效果。结果表明：极冷+深冷激光熔凝层的组织比极冷激光熔凝层的组织更均匀,表层由于冷却速度的加快几乎没有树枝晶形成,而形成了均匀细小的激冷等轴晶；其物相仍旧由a-Mg和β-Mg17Al12组成,但是由于固体热胀冷缩的作用,析出相β-Mg17Al12的含量相对多些；硬度最高为180HV0.05,熔凝层硬度提高幅度超过了233%左右；通过电化学极化曲线测试(3.5%(wt%)NaCl)可以看出,极冷+深冷激光熔凝层出现了两次钝化,其自腐蚀电位为-1512mV,自腐蚀电流为1.04E-4A,其自腐蚀电流比镁合金基体(1.60E-2A)、空冷激光熔凝层(5.06E-3A)、深冷激光熔凝层(2.14E-4A)、极冷激光熔凝层(6.98E-4A)都小,说明极冷+深冷条件下,激光熔凝对镁合金腐蚀性能的提高最优；磨损性能分析试验表明,在同一功率参数和摩擦环境、极冷+深冷处理下,激光熔凝层的磨痕宽度约为600μm,平均磨损量为0.003g,最大摩擦系数是0.345,平均摩擦系数是0.238；比较得出极冷+深冷条件下的磨痕宽度最窄,平均磨损量最小,最大摩擦系数最大,平均摩擦系数亦如此,所以极冷+深冷的冷却处理工艺明显改善了AZ31B镁合金激光熔凝层的磨损性能。