本文利用激光与金属作用产生的温升和力学效应，以应用广泛的Inconel718镍基合金作为研究对象，采用自主研制的激光处理装置，对不同处理状态的Inconel718合金进行激光表面处理。利用ANSYS有限元软件创建激光处理有限元模型，对激光处理过程中温度场、应力应变场进行计算。运用光学金相(OM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、显微硬度测试等分析手段对激光处理后Inconel718合金组织结构与性能进行研究。ANSYS结果表明：激光加热期间温度沿照射表面径向和深度方向呈梯度分布，表面区承受压应力，并能产生塑性变形，随着激光处理次数增加，塑性应变呈阶梯状累积递增，激光表面处理温度越高塑性区越大；试样纵截面塑性应变云图呈月牙形。Inconel718合金经激光表面处理后发生明显的塑性变形。XRD分析表明：激光表面处理后其相组成未变，但微晶粒尺寸减小，产生微应变。TEM分析表明：Inconel718合金激光处理后产生大量的位错，随着处理温度和次数的增加逐渐形成位错缠结—位错胞—亚晶，表层组织得到明显细化。Inconel718合金激光表面处理后，显微硬度明显提高。经(T=850℃，N=500次)激光表面处理后其硬度值由初始240HV0.3增加到423HV0.3，沿试样厚度方向逐渐降低。冷轧压下量为60%的Inconel718合金经(T=750℃，N=500次)激光表面处理后能形成纳米晶组织。Inconel718合金经激光表面处理后，其塑性区的形状、尺寸与ANSYS预测结果相一致，表明数值模拟的有效性。