采用激光熔化沉积技术制备了组织致密,无裂纹、无孔洞等缺陷的Ti6Al4V/Inconel625梯度耐高温涂层,通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等分析技术对梯度涂层的显微组织、成分及相变进行研究。结果表明:随着成分梯度的变化,涂层的显微组织由片层α和β相组成的片层组织转变为等轴组织,且随着镍基合金含量的增多,合金元素数量增多,液相熔池中的溶质浓度增加,成分过冷明显,形核率增大,组织进一步细化;梯度耐高温涂层的相组成发生了如下变化:α+β→α+β+Ti2Ni→Ti2Ni+β→Ti2Ni+CrNi2+γ-Ni,在晶间区域内存在β-Ti与Ti2Ni离析共晶,此外还存在CrNi2相;随着Inconel625含量增加,梯度涂层的硬度增大,当镍基合金的体积分数为100%时,在共析强化和固溶强化的共同作用下,硬度达到峰值855 HV;梯度涂层的硬度主要与β相、Ti2Ni析出物和CrNi2化合物以及溶质元素的含量有关。

采用激光3D打印技术制备了TC4合金试样,研究了固溶时效处理对激光3D打印TC4合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着固溶温度升高,初生α相的粗化现象越发明显;随着固溶时间延长,α相转变为β相的数量增多;随着时效温度升高,残余β相中析出的次生α相的长宽均有所增加;随着时效时间延长,次生α相的体积分数有所增加;在时效处理过程中,初生α相中析出了次生网状β相,初生α相之间的β相中析出了次生α相,这两种次生相的析出会影响试样的性能。在950 ℃/1 h/WQ+550 ℃/4 h/AC固溶时效条件下处理后,钛合金的室温抗拉强度为990 MPa,屈服强度为920 MPa,伸长率为11.5%,断面收缩率为27.5%,达到了锻件的国标要求;沉积态和固溶时效态拉伸试样的断口上均布满了韧窝,均为塑性断裂。

采用窄间隙全固态光纤激光填充热丝焊接方法取代了以往的窄间隙非熔化极气体保护焊(TIG)填充热丝焊接方法，焊接板厚为20 mm、材质为SUS304奥氏体不锈钢。初步确定适合于窄间隙激光填充热丝焊接的坡口形式和焊接工艺参数；通过试验，研究分析焊缝金属组织中气孔和结晶裂纹产生的原因;调整工艺参数,在优化后的最佳工艺参数下，获得了热影响区域小、表面成形性好、无焊接缺陷的焊接接头；焊缝金属为细小的奥氏体柱状晶，与母材形成良好的连接；焊接变形小，满足了焊接变形要求；焊缝金属的显微硬度略高于母材，拉伸性能和弯曲性能均满足试验要求，获得了力学性能良好的焊接接头。

采用光纤激光器和同轴送粉系统在SUS304不锈钢表面制备出钴基合金(Stellite-6)与碳化钒(VC)混合粉末的激光熔覆层。试验中分别采用每层成分不变的多层熔覆工艺(普通熔覆工艺)和每层成分变化的功能梯度熔覆工艺，对比研究了两种熔覆工艺方法的熔覆层裂纹敏感性、组织特征和性能。结果表明，功能梯度熔覆层与普通熔覆层相比较，在成分、组织和性能基本相同的情况下，裂纹敏感性低，能有效地防止裂纹出现；另外，Stellite-6与VC混合合金粉末熔覆层的显微组织根据VC含量的不同，可以分为亚共晶组织和过共晶组织。