以TA15球形粉末为原料，利用激光沉积制造方法制备了TA15钛合金厚壁件，研究了单重退火和双重退火对TA15钛合金显微组织和室温拉伸性能及各向异性的影响。结果表明，两种退火方式下α相的组织形貌存在明显差异，室温拉伸性能受到β柱状晶晶界影响，呈现出高强度低塑性的特征，沉积方向上的组织变形较大；双重退火对强度及塑性的各向异性具有改善作用；随退火温度的升高，单重退火下的显微硬度变化不明显，而双重退火下的显微硬度略微增大。

基于激光熔化沉积技术, 采用A3钢作为基材, 铜合金作为过渡层, TC4合金作为涂层, 制备了TC4-Cu双相涂层, 并对涂层界面的组织、化学成分和组成相进行了分析, 同时, 对涂层的硬度和耐蚀性能进行了测试。结果表明, TC4-Cu-Fe界面发生了原子相互扩散, 界面处形成了α-Fe、α-Ti等固溶体, 结合区组织细小, 过渡层成功阻碍了Ti原子向Cu-Fe界面的扩散; TC4-Cu双相涂层的平均显微硬度约为500 HV, 约为基材的3倍; TC4-Cu双相涂层的耐蚀性能略高于商用TC4合金的, 远高于A3钢的。

采用激光沉积制造(LDM)技术制备了γ-TiAl合金(Ti-48Al-2Cr-2Nb)试样, 并对不同工艺条件(激光功率和扫描速度)下试样的相组成、显微组织及显微硬度进行了分析。结果表明, 经LDM工艺制备的γ-TiAl合金显微组织特征为等轴状的初生晶粒内包含有细小层片状的γ、α2相和B2相; 扫描速度恒定, 随着激光功率的增加, 初生等轴晶晶粒尺寸逐渐增大, 晶内的α2相和B2相含量逐渐增加, γ相含量降低, 合金显微硬度逐渐增大; 激光功率恒定, 随着扫描速度的增加, 初生等轴晶晶粒尺寸逐渐减小, 晶内的α2相和B2相含量逐渐减少, γ相含量增加, 合金显微硬度逐渐增大。经综合分析认为激光功率1 200 W、扫描速度7 mm/s为最佳的γ-TiAl合金LDM工艺参数。

针对TA15钛合金通槽损伤形式进行激光沉积修复试验, 观察修复试样的组织形貌, 测试修复试样的显微硬度及冲击性能。实验结果表明, 修复试样由修复区、热影响区及基材区三部分组成, 修复区与基体形成致密冶金结合; 修复区组织为粗大原始β柱状晶, 晶内为α＋β网篮组织, α片层随机取向生长, 宽为0.4～0.5 μm。硬度分布由基材向修复区依次提高, 主要合金合金元素Al、Zr、Mo、V由基材到激光修复区均匀分布, 无宏观偏析。修复试样的冲击韧性较基材低, 为基材的52%～73%; 在高应力冲击载荷下, 修复区呈脆性断裂, 基材倾向于韧性断裂; 修复试样的冲击韧性随修复区体积增加而提高。

在激光沉积成形中, 为了保证试件的成形质量, 其关键因素是找出相互匹配的工艺参数。利用多组对比试验, 通过分别改变激光功率、扫描速度、送粉速率和扫描间距来探究工艺参数对沉积表面成形质量的影响规律, 并根据规律总结出工艺参数与粉末熔化率的关系公式, 推算出了一系列相互匹配的工艺参数。