在新型动力高强化、高紧凑的发展趋势下,与气缸盖整体成型气门座采用的RuT300蠕墨铸铁材料无法满足其使用工况下的可靠性需求,需采用激光表面改性工艺处理材料表面。通过建立有限元仿真数学物理模型,分析激光参数、激光光束变换、激光光束离散等对蠕墨铸铁激光表面改性热力耦合仿真的影响规律;通过开展蠕墨铸铁激光表面改性实验研究,分析材料改性后的微观特性和显微硬度,以及激光参数对材料组织演变和改性缺陷的影响规律,为蠕墨铸铁激光表面改性工艺在新型动力上的应用提供支撑,研究内容如下:(1)针对蠕墨铸铁激光相变硬化工艺进行仿真研究。激光能够实现材料表面的快速加热和冷却,硬化层形貌呈月牙形;激光加载区域的瞬态应力为压应力,残余应力为拉应力,气门座的环向残余拉应力最大,易产生径向裂纹。激光多道搭接扫描会出现回火软化区,当搭接率为40%时,峰值温度最低、峰值残余应力最大。圆环激光束能够实现气门座锥面区域的一次性精确硬化,离散激光束能够实现材料表面的强韧结合,激光束能量离散能够实现离散硬化层深度的均匀性控制。(2)针对蠕墨铸铁激光熔凝工艺进行仿真研究。随着激光扫描速度的增加,气门座峰值温度下降、熔凝层深度及宽度减小、残余应力增大。随着激光扫描速度和激光功率的增加,气门座熔凝区域的裂纹数增加,裂纹方向与激光扫描方向垂直。随着预热温度的升高,气门座峰值温度上升、熔凝层深度及宽度增加,当预热温度为150℃时,气门座环向残余应力最小。(3)针对蠕墨铸铁激光表面改性工艺进行实验研究。熔凝层宏观形貌为月牙形,组织为莱氏体枝晶组织,与基体交界处为锯齿形形貌。与熔凝区交界的相变硬化区石墨外存在莱氏体壳和马氏体壳双壳组织,随着激光扫描速度的增加,靠近硬化区的熔凝区石墨数量增加。熔凝层最高硬度达基体硬度的7.09倍。