整体式阀门阀座是超（超）临界火电机组中的关键重要部件。实现阀门密封面的现场修复是火电装备制造领域的研究热点之一。本文针对火电机组阀门常用SA182 F91耐热钢开展了激光熔覆Stellite 6钴基合金修复试验研究，通过改变工艺参数制备了一系列熔覆厚尺寸修复试样，并开展了金相、硬度、三点弯曲、室温冲击等分析测试。结果表明：激光熔覆Stellite 6钴基合金组织具有典型的外延生长凝固特征，主要由面心立方γ-Co固溶体组成；修复试样的硬度可达450~500 HV，抗弯强度可达1246~1582 MPa，室温冲击功可达40~60 J，修复层与基材的结合强度高。熔覆层内易出现气孔、熔合不良等缺陷，熔覆工艺参数的选择应遵循能量密度低、可靠性高的原则。

研究了热处理对激光立体成形DZ125高温合金凝固微观组织的影响。结果表明，随着固溶处理温度的升高，初生γ′相的溶解增多，在1240 ℃固溶2 h后初生γ′相全部固溶；Ni5Hf相和MC(1)碳化物在高温保温时发生固态相变，经1180 ℃/2 h/空冷(AC)热处理后Ni5Hf相全部分解，释放的Hf元素与基体固溶的C原子结合形成MC(2)碳化物，部分MC(1)碳化物在1000 ℃保温12 h后转变为M23C6或M6C型碳化物；完全固溶处理后在1100 ℃和870 ℃时效时，γ′颗粒尺寸的变化规律及经验分布函数与Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测的较为一致。拟合得到γ′相的粗化激活能为231.43 kJ/mol，γ′颗粒的粗化受Ti、Al原子在Ni中的扩散控制。

X射线荧光光谱仪在地质样品测定上的应用还不是很广泛, 而将X射线荧光光谱法应用到沉积相的研究中则更少。 将X射线荧光光谱法(XRF)应用到川中地区上三叠统须家河组二段沉积环境及古气候的识别中, 针对四川盆地上三叠统须家河组二段沉积相及沉积环境有争议的问题, 特别是须二段地层属于陆相沉积还是海相沉积的问题, 采集了四川盆地内四个有代表性地区的须家河组样品, 采用X 射线荧光光谱法分析须家河组各段沉积物的元素含量及变化特征, 并根据不同相带及沉积环境的元素含量标志, 定量分析须家河组沉积相带与沉积环境。 研究结果表明: 须家河组二段的Sr/Ba值、 Mn/Fe 值和Sr/Ca值均落在陆相沉积的范围内, 且与须家河组三-四段的元素含量特征无明显差异, Sr/Cu元素比分析结果表明须家河组沉积时期为温暖—湿润的古气候环境, 结果证明四川盆地上三叠统须家河组二段属于温湿气候下的陆相沉积, 且与须家河组三-四段沉积环境相类似。 X射线荧光光谱法与常规化学分析法实验结果相对误差小于3%, 该方法简单易行, 为沉积相及沉积环境的识别提供了一种简单、 可行且能够定量分析的研究方法。 为解决有争议地层沉积相的问题提供了一种较可行的新方法, 推动了X射线荧光光谱分析法在地质上的应用。

高Al＋Ti镍基高温合金由于具有良好的高温强度及耐腐蚀性能而被广泛应用于航空发动机的热端零部件, 然其服役环境恶劣, 在长期使用过程中极易发生损伤。激光增材修复技术因其可以实现对损伤构件复杂几何形状和力学性能的高效恢复, 已逐渐成为航空航天及民用燃机发动机热端部件修复的一条重要技术途径。不过, Al＋Ti含量高也意味着合金在激光作用过程中具有较高的开裂敏感性, 易于导致修复失效。系统地介绍了国内外具有代表性的激光增材制造/修复高Al＋Ti镍基高温合金过程中液化开裂的最新研究进展, 指出其目前存在的问题和今后主要的研究方向。

激光熔覆层端部形貌对于激光立体成形加工精度及稳定性具有重要影响。基于粉末累积原理，分析了激光熔覆层端部的形成过程。构建了描述激光熔覆层端部三维形貌的分析模型。实验制备了单道激光熔覆层，应用激光共聚焦显微镜观察了激光熔覆层始末端部的形貌特征，并测量了不同横/纵截面的轮廓。结果表明，激光熔覆层端部沿扫描方向由外向内宽度/高度逐渐增加，经过约半个熔池的距离后，宽度达到熔覆层宽度保持不变，初始/末尾熔池外的区域高度达到稳态保持不变，而内部区域继续增加，两区域形成交界线。越过初始/末尾熔池后，熔覆层横截面达到稳态。模型与实验结果在主要几何特征上相符的很好，表明粉末积累是决定熔覆层端部形貌的基本机制，所构模型为认识理解激光熔覆层端部形貌提供了基础。

对GH4169合金锻件与激光成形修复(LFR)件进行显微组织观察和持久性能实验。结果表明：锻造GH4169合金组织为等轴晶，在晶界和晶内弥散析出颗粒状或短棒状δ 相，可有效阻碍位错运动以及降低裂纹扩展速率；激光修复GH4169 合金经直接双级时效处理(DA)后，与沉积态相比，组织特征变化不大，呈现为沿沉积方向外延生长的柱状枝晶，枝晶间仍然存在块状Laves 相，Laves 相作为一个脆性相，为裂纹的起源和扩展提供了有利的位置和通道。锻件试样经受高温持久载荷时的断裂机制表现为微孔聚集型断裂，其中δ相、碳化物(MC)是微孔形成的核心，并且断裂后留下了形状与尺寸各异的韧窝组织。激光修复试样经受高温持久载荷时断裂发生在修复区一侧，韧窝以枝晶间Laves相和MC为形核中心，因此留下了以枝晶间区域为韧窝中心和以枝晶干区域为撕裂棱的韧窝组织。

采用类金属透明模型合金SCN-Eth合金, 在自主搭建的激光熔池凝固过程宏微观实时观察平台上, 研究了激光重熔过程中熔池宏微观形态演化规律。研究发现, 随着激光束扫描的进行, 熔池及其热影响区的宏观形态都先从圆形变为椭圆形, 最后演化为尾部呈“V”形的泪滴状。随着激光功率的增加, 稳态熔池长度L、宽度W、尾部夹角α均增加; 随着扫描速度的增大, 稳态熔池长度L、宽度W、夹角α均减小; 熔池长宽比随功率的增加而增大, 随扫描速度的增加先增大后减小。从熔池中部到熔池尾部液固界面形貌依次呈平面→胞晶→枝晶演化, 胞晶和枝晶一次间距不同, 浅胞间距约为28 μm, 深胞间距约为42 μm, 枝晶间距约为65 μm, 胞枝晶一次间距沿固液界面增大。

分别建立了基于轮廓偏置、长光栅、短光栅三种沉积路径的Ti-6Al-4V合金T型缘条激光立体成形过程热/应力场有限元模型。结果表明熔池最大温度梯度沿竖直方向的分量GYmax比扫描方向的分量GXmax大得多，随成形高度的增加，二者都先下降后快速趋于稳定，最终稳定的GYmax约是GXmax的三倍。短光栅沉积时瞬时最大温度梯度GTmax呈现小幅度的振荡变化，且整体小于另外两种沉积路径。长光栅路径的应力增长速率略大于轮廓偏置路径，短光栅的最小。成形结束后，采用轮廓偏置路径的横、纵向缘条连接处的背面出现应力集中，长光栅沉积的缘条端部存在大范围的应力集中，而采用短光栅沉积的缘条整体应力分布最均匀。沉积结束后，三种沉积方式基板上各个方向的残余应力分布规律基本相同，但是，采用短光栅沉积的基板上应力值比其他两种路径小。

采用不同工艺参数研究了激光熔凝K465高温合金的开裂行为, 并采用BP神经网络模型描述了裂纹指数与工艺参数的关系。研究发现, 激光熔凝K465合金的裂纹主要分布在熔池顶部和底部的界面处, 并呈现典型的液化开裂特征。通过建立激光熔凝区裂纹指数的数学描述方法, 以激光功率、扫描速度、光斑直径和预热温度作为输入参数, 以裂纹指数为输出参数, 发展了一个均方误差小于10-8的BP神经网络模型, 并可对实验结果进行较好的预测。

采用激光立体成形技术(Laser Solid Forming, LSF)制备了多孔钛合金材料, 研究了激光立体成形工艺参数对多孔钛孔隙的影响以及多孔钛的力学性能。得到的主要结论如下: (1)激光立体成形工艺参数对熔覆道的尺寸的影响较大。(2)激光立体成形工艺参数对孔隙尺寸和形貌具有显著影响, 通过调节工艺参数可得到孔隙不同的多孔钛块体。(3)测量已制备出的多孔钛块体材料的孔隙率分别为14.01%、16.99%、21.12%, 拉伸性能在160～350 mp之间变化; 激光立体成形的多孔钛材料, 其纵向和横向弹性模量的变化差异, 是由于孔隙各向异性的存在而造成的, 尽管如此, 多孔钛材料的弹性模量由于孔隙的引入, 远小于纯钛的模量(55～117 GPa), 符合植入体材料(3～60 GPa)的要求。