17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）不锈钢以其良好的耐蚀性、机械性能广泛的应用在大型水轮机组和汽轮机叶片中。由于过流部件在长期服役过程中遭受空泡腐蚀侵害，对大型机组的安全性，工作效率产生严重的影响，从安全性，经济效益和长远发展的战略角度考虑，采用优异的工艺手段延长其使用寿命，满足工业发展需要。因此，本试验采用YAG固体脉冲激光器和CO2激光器对17-4PH不锈钢表面分别进行激光熔凝及激光熔覆NiTi合金处理。利用金相显微镜、SEM、EDS、X射线衍射仪、显微硬度计、超声波空蚀仪等对改性层显微组织、结构、成分以及耐空蚀性进行研究。结果表明：17-4PH钢表面YAG激光熔凝处理后，熔凝层组织细化，得到细针状马氏体结构，表面硬度提高约50Hv。固溶态17-4PH钢及激光熔凝试样再经480℃3h时效后，组织更加均匀，通过析出ε-Cu强化相提高表面硬度，硬度可达到465Hv。选择优化的激光处理工艺参数输出功率P=3kW、扫描速度V=5mm/s、光斑尺寸D=10×1mm，制备出冶金结合良好的NiTi合金熔覆层。熔覆层组织为枝晶组织，结合区为典型的等轴晶。熔覆层通过细晶强化和第二相强化机制得到强化，硬度可达到700Hv。激光熔凝处理17-4PH钢及时效处理后，通过细晶强化，增加熔凝层的亚结构，提高耐疲劳性，受空蚀破坏时表面塑性变形分布均匀，主要通过提高材料空蚀孕育期使材料耐空蚀性增加；NiTi合金熔覆层表现出优越的抗空蚀性，主要由于NiTi合金自身超弹性等特性，通过应力诱发马氏体相变吸收空泡冲击产生的大部分能量。激光熔覆工艺使NiTi合金熔覆层得到致密组织，进一步提高耐空蚀性能，但第二相颗粒对熔覆层空蚀性能起负面作用。与17-4PH钢相比，NiTi合金激光熔覆层的抗空蚀性能提高5倍以上。