利用激光直接沉积技术成形Ti60合金，研究热等静压—双重退火对激光直接沉积Ti60合金缺陷、组织及拉伸性能的影响。结果表明：激光直接沉积Ti60合金存在气孔和未熔合两种缺陷，经热等静压处理后，气孔和尺寸较小的未熔合缺陷消除；沉积态试样底部和中部为柱状晶，顶部为等轴晶，显微组织为魏氏组织，由板条α和板条间β组成；经热等静压—双重退火处理后，晶界α消融，大部分原始β晶界消失，α板条粗化，长宽比减小，显微组织变为网篮组织；与锻件相比，沉积态试样拉伸强度较高，塑性较低，经热等静压—双重退火处理后，其塑性达到了锻件标准。

研究了激光选区熔化成形316 不锈钢沉积态、400 ℃/3 h 退火态、900 ℃/3 h 退火态以及热等静压态(HIP)的组织与拉伸性能。结果表明，沉积态组织主要由呈外延生长的柱状晶组成。沉积态试样经400 ℃/3 h退火后，组织变化不明显，横向和纵向的强度略有提高，纵向延伸率明显提高，横向延伸率有所降低；经900 ℃/3 h 退火后，粗大柱状晶分裂为较为细长的柱状晶，横向和纵向延伸率在强度有所降低的情况下得到了明显提高，拉伸强度与延伸率达到锻件水平；经热等静压后，粗大柱状晶分裂为细小的柱状晶，有等轴化的趋势，横向和纵向的强度有明显的降低，横向延伸率略有升高，纵向延伸率显著提高，拉伸强度与延伸率达到锻件水平；4种状态相比较，900 ℃/3 h退火态的拉伸强度和延伸率匹配度最佳。

通过扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射分析(EBSD)，研究了TRIP590 钢激光焊接接头的界面微观结构和形成机理。SEM 分析表明，焊接接头焊缝区组织为马氏体组织，热影响区组织主要是贝氏体和铁素体，离焊缝位置越近，马氏体量越多。EBSD 分析表明，母材区的晶粒分布均匀，都是大角度晶界，没有明显的择优取向。热影响区晶粒大小不均，贝氏体有相同或相近的取向。焊缝区板条尺寸最为粗大，有明显的织构。残余奥氏体弥散分布在晶粒内部或晶界，焊缝和热影响区晶界取向差都是1°~5°之间的小角度晶界，大量的小角度晶界导致焊缝与热影响区的塑性要小于母材。

针对汽车用钢的焊接问题，利用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸试验研究分析了不等厚异种钢激光拼焊板接头的组织及性能。结果表明，焊缝区为板条马氏体组织，板条之间有残留奥氏体组织存在。熔合区附近的组织结构比较复杂，主要由马氏体和贝氏体构成。而相变诱发塑性(TRIP)钢热影响区组织主要由贝氏体和铁素体组成，且晶粒比较细小，双相钢(DP)接头热影响区中存在显著的马氏体组织，但几乎不存在过热区组织。接头焊缝区的硬度达到母材的1.6倍以上，此外接头宏观断裂发生在薄板DP钢的母材区。

镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔过程中，会沿孔壁形成一层再铸层，严重影响合金的使用寿命。考虑了熔体内热对流和热传导作用，以及反冲压力、表面张力、热毛细力等因素的影响，建立了镍基高温合金纳秒脉冲激光制孔的三维数学模型。开展了脉冲能量为24 mJ时，各脉宽参数下纳秒脉冲激光制孔的数值模拟研究。模拟结果与实验吻合较好。结果表明再铸层是由热和力共同作用下形成的。制孔过程中，孔壁温度很高，最高温度达到3200 K以上，孔壁温度分布不均匀；反冲压力是引起熔体流动的重要因素，反冲压力导致的熔体流动速度很大，脉宽200 ns时，最大可达到60 m/s；并且由于表面张力的影响，孔壁会出现许多不规则的凹陷和凸起。由于熔体在孔开口处的对流作用，导致再铸层厚度在开口处最大。脉宽对熔体流动和再铸层的形成具有重要影响，脉宽越小，熔体速度越大，流动越剧烈，制孔后形成的再铸层厚度越薄。

为揭示激光直接沉积TB6钛合金的组织与性能相关性, 研究了其沉积态和沉积/热等静压态的组织特征和拉伸性能。结果表明：激光直接沉积TB6钛合金的沉积态组织为等轴晶, 其拉伸断口为沿晶/穿晶混合断裂方式; 激光直接沉积TB6钛合金的沉积/热等静压组织仍为等轴晶, 但晶内析出针/束状α相, 其拉伸断口为穿晶断裂方式并存在大量韧窝; 热等静压导致激光直接沉积TB6钛合金的拉伸强度降低约200MPa, 而塑性提高1倍。该结果表明热等静压工艺可以有效调控激光直接沉积TB6钛合金的组织及性能。

为揭示激光离散预处理对镀铬身管的延寿机制，研究了激光离散预处理钢基铬层的功能梯度界面(FGI)效应。结果表明，激光离散预处理使钢基体表层形成周期性梯度结构，初始镀铬层遗传了激光离散预处理基体表层的周期性梯度组织特征。FGI层因激光离散预处理在钢基体/铬层间形成，该FGI层可降低基体/铬层间的硬度梯度，大幅提高铬层的抗腐蚀剥落能力。