γ′相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域，激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求，成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技术。然而，传统牌号的高强镍基高温合金的成分及强化机制与激光增材制造快速非平衡凝固及固态相变过程不适配，较宽的凝固温度区间和失衡的高温强韧性易引起微裂纹缺陷，难以保证合金的组织完整性和力学性能，严重制约了激光增材制造技术在高性能高温合金中的应用推广。基于此，本文综述了激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹的形成原因和影响因素，根据开裂机理从成分修正、成形工艺参数优化、后处理制度调控等方面总结了裂纹控制相关研究进展，探讨了当前能从根源上抑制裂纹的专用合金成分开发策略，并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的未来发展方向进行了展望。

针对某大型复杂整体钛合金构件的激光增材制造，开展了激光增材连接TA15钛合金结构样件的制备，分析了整个结合区的组织及力学性能。结果表明：激光增材连接TA15钛合金结合区的冶金质量良好，连接区的凝固组织是从母材本体外延生长的粗大β柱状晶，显微组织是与母材本体基本相同的超细α+β网篮组织。从低倍照片中可观察到连接区与母材本体的分界线，但高倍金相照片中表面分界线两侧钛合金的显微组织无明显差异。对结合区不同方向的室温拉伸、室温冲击和室温断裂韧度性能进行了测试，并与母材本体的相应性能进行了对比，发现激光增材连接TA15钛合金结合区的力学性能可达到母材本体性能的100%，结合区横向的室温抗拉强度、伸长率、冲击韧性和断裂韧性分别为1046 MPa、7.2%、33.17 J/cm²和78.2 MPa·m^1/2。该结果表明激光增材连接工艺可用于大型整体钛合金构件的高性能制造。

近年来，随着“中国制造2025”的大力推动，增材制造技术已经在航空航天、****等多个战略产业领域展现出了巨大的应用价值和广阔的应用前景，是世界先进制造领域发展最快、技术研究最活跃、关注度最高的研究方向之一。虽然增材制造技术与整体锻造等传统加工方法相比有着诸多优势，但当金属增材制造成形工艺选择不合适时，成形件内部易产生气孔、未熔合等缺陷；同时，制造过程中超快的加热/冷却会在构件中产生较大的残余应力，最终导致构件开裂、变形，显著降低增材制造成形件的内部质量和力学性能。由于增材制造过程涉及十分复杂的材料冶金、物理、化学和热力耦合现象，因此难以通过传统的材料表征手段对其进行分析。随着同步辐射光源和中子源的快速发展，基于同步辐射和中子衍射的表征技术在分析金属增材制造零件内部缺陷和力学性能等方面扮演着越来越重要的角色，这些技术可以阐明增材制造过程中熔池的动力学行为、凝固缺陷的产生机制、构件中应力的分布状态以及非平衡固态相变等过程。本文综述了同步辐射和中子衍射技术在增材制造过程中进行原位观察和应力分析的原理、各自的优势以及它们在增材制造中的实际应用，总结了其应用于金属增材制造技术的最新进展，并对其未来的发展进行了展望。

采用激光增材制造技术制备了钴基高温合金DZ40M, 研究了沉积态DZ40M的微观组织, 对比分析了不同热处理制度下DZ40M的微观组织及力学性能。结果表明, 激光增材制造技术得到的DZ40M组织比传统定向凝固的更细, 拉伸强度及塑性都有不同程度的增大。1280 ℃固溶处理能够使DZ40M的初生碳化物充分固溶并析出新的共晶组织, 再经950 ℃或者1020 ℃的时效处理, 有二次碳化物析出, 时效处理对DZ40M力学性能起到良好的强化作用, 并在一定范围内保留其塑性, 其中1280 ℃/4 h＋1020 ℃/12 h热处理制度处理试样, 能够在提高室温抗拉强度的同时, 最大程度地保留沉积态塑性。

利用激光增材制造技术制备了沉积态和锻态Ti60A钛合金,并在600~800 ℃温度下进行了氧化实验,研究了不同氧化条件下试样的增重量及显微硬度的变化规律。结果表明,沉积态和锻态Ti60A合金的表面氧化产物主要由TiO₂和Al₂O₃构成,氧化层的生成是由氧向基体内扩散与Al和Ti元素向外扩散的共同作用所致;在相同的实验条件下,与锻态的相比,沉积态Ti60A合金氧化增重量更小,表面氧化层更致密,厚度更小,氧元素的扩散深度更小,高温抗氧化性能更好。

采用激光逐层熔化沉积工艺制备出了DZ408高温合金板状试样，分析了其激光沉积态及热处理后的显微组织，测试合金的室温拉伸力学性能并分析了其断裂机理。结果表明，激光熔化沉积(LMD) DZ408镍基高温合金沿沉积方向具有快速凝固定向生长微细柱晶组织，其一次枝晶间距约为26 μm、二次枝晶间距约为8 μm，但在枝晶尺度范围内仍存在较明显的元素枝晶偏析，枝晶间γ′尺寸大于枝晶干。顶层沉积层由定向生长微细树枝晶和非定向树枝晶组成，相遇处由于合金液补缩不足产生疏松。在激光沉积过程中选择足够的重熔率，将非定向自由生长树枝晶层和疏松区重熔，是获得致密定向微细柱状晶的必要条件。经过后续热处理，测试合金的室温抗拉强度为1507 MPa，延伸率为14.5%。

利用光纤激光对激光熔化沉积TC17钛合金与锻造TC17钛合金薄板进行了激光热导熔化焊接，利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和显微硬度计分析了接头的组织结构及显微硬度分布。结果表明，TC17钛合金激光熔化沉积件及锻件薄壁板状试样激光焊接接头凝固组织为沿未熔母材外延定向生长的细小树枝晶组织。锻造钛合金焊缝热影响区(HAZ)大且热影响区β晶粒发生了严重的长大现象，而激光熔化沉积钛合金焊缝热影响区小且热影响区β晶粒尺寸几乎无明显变化，表现出优异的焊接热稳定性。无论锻造钛合金还是激光熔化沉积钛合金，其焊缝区显微硬度高于母材，热影响区显微硬度低于母材。

为了提高材料耐磨性， 以Cr3C2和0.47Cr-0.50Ni-0.03Si合金粉末为原料，利用激光熔覆制备工艺，在A3钢表面制得了Cr7C3硬质相增强Cr-Ni-Si金属硅化物复合材料涂层; 利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪与电子探针等分析了涂层的显微组织，并在室温干滑动条件下测试其耐磨性能。结果表明，硬质颗粒相Cr7C3的加入，显著提高了Cr-Ni-Si金属硅化物涂层的硬度，涂层具有良好的室温耐磨性能。

为了提高钛合金的耐磨性能，以Co基合金粉末、钛粉和活性碳为原料，利用激光熔覆技术在TC4钛合金基材表面制得以原位自生TiC为增强相的耐磨涂层，用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪和能谱仪等分析了涂层的显微组织、相组成及成分，在室温干滑动磨损条件下测试了涂层的室温耐磨性能。结果表明，原位生成的TiC增强相主要以发达树枝晶形态均匀分布于β-Ti，Ti2Co共晶组织基体中; β-Ti为不规则枝晶或胞状晶，而Ti2Co主要呈不规则块状分布，少量Ti2Co以片层状形成于β-Ti枝晶臂间; 涂层与基材呈良好的冶金结合，显微硬度约HV600~HV700，具有优异的室温干滑动磨损性能，其中，硬质TiC相起主要抗磨作用。这一结果对提高钛合金的耐磨性能是有帮助的。