当今工业科技发展日新月异,工业生产对零部件的表面性能提出了更高的要求,传统工艺方法已不能满足关键零部件的性能需求。因此,采用复合材料以及复合技术制备满足现代工业生产要求的高性能表面涂层成为技术发展的方向。为在碳钢表面获得性能优异又均匀的强化层,本文结合化学复合镀与脉冲激光强化技术的优点,采用Nd:YAG脉冲激光作为热源,用不同工艺参数对Ni-P-Al₂O₃化学复合镀层进行强化处理,研究了工艺参数对强化层质量的影响,利用人工神经网络方法建立工艺参数与强化层形状特征的预测模型,并得出优化的工艺参数。借助SEM、XRD、EDS研究了强化层的组织与物相,并对晶粒细化机理进行了讨论。使用显微硬度仪、摩擦磨损试验机研究了强化层的硬化机理及摩擦磨损性能。通过试验与分析得出以下结论:[1]经脉冲激光处理后的Ni-P-Al₂O₃复合镀层的深度与宽度随着电流强度、脉冲宽度、脉冲频率的增加而增加,这是由于能量输入的提高所致;深度与宽度随着扫描速率的增加而降低,这是由于扫描速率的提高导致能量输入的降低所致。利用人工神经网络方法,建立工艺参数（电流、脉宽、脉冲频率、扫描速率）与强化层形状特征（深度、宽度）对应关系的多因素预测模型。强化层深度网络预测值与实测值相对误差在±9.67%以内,强化层宽度网络预测值与实测值的相对误差在7.56%以内。[2]脉冲激光强化Ni-P-Al₂O₃化学复合镀层的优化工艺参数:电流I为200～240A;脉宽t为2.1～2.3ms;脉冲频率f为21～23Hz;扫描速率ν为450mm/min;搭接率为30%。[3]Ni-P-Al₂O₃复合镀层经过脉冲激光处理后,熔覆层由表至里的组织变化为:尺寸为1～2μm的二次枝晶及球晶、胞状枝晶及胞晶、胞晶及柱状晶。纳米Al₂O₃发生分解,生成硬质相Al₅FeNi,Fe、Ni生成金属间化合物FeNi及Fe_0.64Ni_0.36。[4]脉冲激光的快速作用及纳米Al₂O₃等异质相粒子的存在提高了熔体过冷度,从而对细晶组织的形成起到促进作用。[5]经脉冲激光处理的Ni-P-Al₂O₃层最高硬度出现在熔合区（840HV0.2）,是基体硬度的4.5倍。通过摩擦磨损试验,45钢磨损失重最大;脉冲激光处理后的Ni-P-Al₂O₃复合镀层失重是基体失重的14%。这是由于脉冲激光处理后的Ni-P-Al₂O₃化学复合镀层晶粒高度细化与硬质相粒子弥散强化的结果。