激光表面合金化是一种既改变材料表面的物理状态，又改变其化学成分的激光表面强化技术。这种表面强化工艺先是采用电镀、涂敷粉末、填加粉末等方法把所需要的合金元素涂敷到金属表面，通过激光加热使其与基体表面共熔而混合，在0.1～0.3s时间内形成厚0.01～0.02mm的表面合金层。快速熔化非平衡过程可使合金元素在凝固后的组织达到很高的过饱和度，从而形成普通合金化方法不易得到的化合物、介稳相和新相，在合金元素消耗量很低的情况下获得具有特殊性能的表面合金层。熔覆是保持表面加入的化合物不变，而次表层部分基体与加入的化合物熔化，以加强结合强度。

合金元素的加入方法有预涂式和送粉式两种，预涂式即采用电沉积、气相沉积、离子注入、刷涂、等离子喷涂、粘结剂、涂覆等方法将所要求的合金粉末预先涂覆在工件表面的相应部位，然后用激光加热熔化，与基体表面形成新的合金层；送粉式（同步输入法）是激光辐照的同时送入合金粉末，需要精度较高的送粉装置。

影响激光合金化层的工艺参数有：粉末的选配、合金粉末预涂方法与厚度、激光输出功率、功率密度、稳定性、光斑尺寸、束斑能量分布均匀性、激光束扫描速度以基材性质等。

表面合金化过程中合金元素向熔化区扩散，在很短的时间内就能获得所需要的合金层。由于合金化层与基体材料之间可以形成纯粹的冶金结合，具有极强的结合力，从而提高了表层的耐磨性、耐蚀性和高温抗氧化性等性能。可使廉价的普通材料表面获得优异的耐磨、耐蚀、耐热等性能，以取代昂贵的整体合金；可改善不锈钢、铝合金和钛合金的耐磨性能。

由于激光熔化过程有气体存在，且在快速凝固过程中来不及溢出表面，使表层中含有气孔，气孔的存在容易造成裂纹的萌生和扩展。激光表面合金化技术的关键问题是如何消除或减少熔覆的裂纹和气孔，这在有色金属的激光熔覆处理时应特别加以重视。

如在轧钢机导轨上利用激光熔敷高温耐磨涂层，与普通的碳钢导向板相比，耐磨性提高4倍以上，与整体4Cr5MoV1Si比较，轧钢能力提高1倍以上，减少了停机时间，提高了产品的质量，降低了产品成本。