本文运用ANSYS有限元分析软件模拟了镍基合金激光表面局部处理过程中试样温度场、应力场和应变场的分布规律。在此基础上，利用自主研制的激光表面处理试验装置对Inconel718和C-2000两种镍基合金进行激光表面处理，并运用光学金相分析、扫描电镜分析、X射线衍射分析和硬度测试等现代分析手段，较系统地研究了镍基合金激光表面处理后应力应变场、微结构与性能。数值模拟结果表明：C-2000镍基合金经过激光表面处理后，其表面产生很大的温度梯度，照射中心处的温度最高；获得了激光辐照上限温度对应力场和应变场的大小及分布规律的影响，并通过控制激光处理参数，能实现塑性变形。镍基合金激光表面处理实验的结果表明：Inconel718和C-2000两种镍基合金经激光表面局部处理后均能产生明显的塑性变形，且随激光辐照温度及循环次数的增加，塑性变形程度增大，硬度增加，硬化层深度可达数百微米。X-射线衍射分析和计算表明：镍基合金经过激光表面处理后，晶体缺陷密度明显增加，微晶尺寸减小，同时造成残余应力及织构的产生。