在对K4169合金母材进行修复前采用不同的工艺进行热处理，以获取两类不同的显微组织，然后对比分析了母材的显微组织分和力学性能，并系统研究了修复试样热影响区液化裂纹的敏感性和产生机制。研究结果显示：在均匀化固溶时效条件下，母材主要由Laves相、δ相以及碳化物组成，修复试样母材与热影响区的平均显微硬度分别为220 HV和210 HV，修复试样的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为870.7 MPa、618.9 MPa和7.7%，断裂位置位于母材。在均匀化热等静压固溶时效条件下，母材主要由δ相以及碳化物组成；修复试样中存在裂纹，裂纹分布在母材一侧，横截面上裂纹的平均长度可达0.68 mm，最大裂纹长度为0.72 mm；热影响区液化裂纹的发生与母材的组织成分、晶粒度密切相关。相较之下，均匀化热等静压固溶时效合金修复试样母材与热影响区的平均硬度都较低，分别为210 HV和200 HV，Laves相和δ相的含量对母材和热影响区的显微硬度均有影响，抗拉强度和屈服强度分别降低了20.3%和38.4%，但延伸率有所升高，断裂位置在热影响区。两种试样都未断在修复区，这是因为修复区的晶粒更细，产生了细晶强化作用。

针对压电叠堆作动器的率相关迟滞非线性特性, 该文提出了一种基于asymmetric unilateral backlash(aubacklash）算子的BP神经网络率相关迟滞建模方法。首先提出了改进的aubacklash算子, 改善了Prandtl-Ishlinskii(PI）模型backlash算子在原点处残余位移及严格中心对称的问题; 其次分析了压电叠堆作动器迟滞的率相关记忆特性, 提出了率相关BP神经网络迟滞模型; 最后搭建了迟滞建模精度评估系统, 采用Levenberg-Marquardt(L-M）算法辨识aubacklash算子模型参数, 确定了BP神经网络模型最优结构参数。实验结果表明, 在高、低单一频率及混合频率下, BP神经网络模型较PI模型均方误差降低了70.90%~89.98%, 相对误差降低了70.69%~89.84%, 验证了该模型的精度与频率适应性。

为研究大型构件激光同轴送粉增材连接过程中的热、力、变形，探明三者分布规律和演化特性，采用ANSYS参数化设计语言，通过编程，实现对连接过程的有限元数值仿真。结果表明，由于连接区域占比较小，热影响区集中分布在连接缝周围，当接缝之间距离较小时，热影响区产生重叠。接缝处应力在连接阶段和冷却阶段表现出不同特征：连接时，应力数值不高，应力集中也不明显；冷却初期，应力数值增大的同时范围趋于集中，一段时间后，应力会在高位稳定，接缝处形成集中高应力区。在边界条件制约下，框架纵向翘曲比较明显，圆柱孔连接后会产生形状误差。由于只存在根部与框架之间的变形协调约束，肋板会产生不同方向、角度的偏转。连接位置和约束方式对成形精度有很大影响。

利用OM(光学显微镜)、SEM(扫描电子显微镜)对激光沉积TA15钛合金疲劳裂纹扩展行为进行研究。结果表明: 由于激光沉积自身特性, 沉积试样具有较强的组织敏感性, 疲劳裂纹易起源于气孔且裂纹源区有明显的α/β片层撕裂特征并伴随有与α单个片层或α集束尺寸相当的解理断裂平面。疲劳裂纹扩展稳定期路径曲折, 这与片层组织中α集束位向不同有关。一定区域内疲劳裂纹平行α片层或近似垂直α片层扩展, 裂纹扩展遇到α相时主要切过α片层向前扩展, 并伴有二次裂纹的出现; 裂纹稳定扩展期是以疲劳条带机制为主, 也伴随解理断裂机制。

对激光沉积TA15钛合金显微组织进行研究, 并分析了室温下高周疲劳裂纹的萌生和扩展特性。采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分析了试样疲劳断口以及纵截面显微组织形貌。研究表明, 激光沉积宏观组织呈现定向生长的柱状晶形貌, 晶粒内部为细小的网篮组织, 经过双重退火后, 网篮组织有粗化趋势。疲劳源区存在与α集束尺寸相当的解理断裂平面, 稳定扩展区疲劳裂纹扩展路径曲折, 这与片层组织中α集束位向不同有关, 一定区域内疲劳裂纹平行α片层或近似垂直α片层扩展, 扩展区的二次裂纹有助于扩展能量的消耗, 提高疲劳寿命。

采用激光沉积制造技术制备TA15钛合金裂纹扩展速率(da/dN)以及平面应变断裂韧度(KIC)试样, 采用金相显微镜(OM)以及扫描电子显微镜(SEM)观察微观组织与断口形貌。结果表明: 沿沉积高度方向, 组织呈现典型的β晶粒外延生长, β晶粒内部为α/β片层及集束组成的网篮组织; 三种扩展方向下, YOZ面裂纹扩展速率最快, XOY面裂纹具有较低的扩展速率; 平面应变KIC受裂纹预制扩展方向和β晶粒位向影响, 表现为各向异性。裂纹扩展平面垂直β柱状晶时, KIC最大达86.36 MPa·m1/2, 当β柱状晶位于裂纹扩展平面内, 且平行于裂纹扩展方向时, KIC值为77.19 MPa·m1/2, β柱状晶垂直于裂纹扩展方向时, 其对裂纹阻滞作用弱, KIC最小为56.16 MPa·m1/2。

以TA15钛合金球状粉末为原料, TA15钛合金锻件为基材, 利用激光沉积制造技术成形TA15钛合金厚壁件。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)以及显微硬度仪等方法研究退火温度及保温时间对激光沉积TA15钛合金显微组织和显微硬度的影响。结果表明: 退火温度相同时, 随着退火温度的升高, 保温时间越长, α相就越能充分生长。退火保温时间越长, α相宽度越大。退火温度及退火保温时间影响α相体积百分比含量, α相百分比含量随退火时间延长而增多。α相在不同保温时间下存在不同的生长方向。显微硬度值与α相体积百分比含量具有一定关系, α相体积百分比含量增多时, 显微硬度值变大。

针对某型飞机垂尾梁误加工损伤进行了激光沉积修复研究, 根据其服役时受力特点设计了力学性能试样, 对不同沉积修复试样及同批锻件基材进行室温静载拉伸对比实验, 同时对修复试样显微组织、硬度进行分析及测试。结果表明: 沉积修复区组织为细小α/β片层组织, 无明显缺陷, 修复区与修复基体形成致密的冶金结合; 修复区至修复基体显微硬度分布呈逐步降低的趋势, 修复区显微硬度相对修复基体提高约12%; 无论修复试样标距中心是否预制孔, 修复试样室温静载抗拉强度均高于锻件基材, 但塑性比锻件基材略低; 同时, 在优化垂尾梁修复工艺参数的基础上, 对沉积修复试样侧边塌边缺陷产生的原因进行分析并给出解决措施, 以期消除塌边缺陷提高修复质量。

利用不同的激光扫描速度对MoCr铸铁表面进行激光淬火处理, 探讨了激光扫描速度对激光淬火层深度的影响, 并对激光相变硬化层的组织、硬度及磨损性能进行了研究。结果表明, 经激光淬火后, MoCr铸铁组织转变为细小的针状马氏体组织, 表面硬度提高了2.6倍以上, 耐磨性得到显著提高。激光扫描速度对淬火层有较大影响, 随着激光扫描速度的提高, 激光淬火层深度降低, 而硬度、耐磨性逐渐提高。

以TA15钛合金球状粉末为原料，利用激光沉积制造技术制备了TA15钛合金厚壁件。研究了不同的退火温度对激光沉积TA15钛合金的拉伸力学性能及显微组织的影响，分析了经不同温度退火后合金的断裂机理以及晶界两侧α团簇的变形机制。结果表明，经退火处理后的合金显微组织中α相排列有序，α片层厚度随退火温度的变化不大；显微硬度值受α相含量影响，但随退火温度变化不大；晶界两侧α团簇变形机制不同；裂纹易在β相处萌生并扩展；沿着沉积方向和垂直于沉积方向上的合金拉伸断裂机制不同，分别为韧性断裂和半韧性半解理断裂。