为探究热处理温度对316L不锈钢冲击韧性及其各向异性的影响，利用选区激光熔化（SLM）技术制备了不同成形取向的316L冲击构件，并比较了SLM态、1050 ℃热处理态以及1100 ℃热处理态的冲击韧性和微观组织结构。结果表明，按冲击韧性从大到小排列，依次为SLM态、1100 ℃热处理态、1050 ℃热处理态。随着热处理温度的升高，冲击断口的韧窝逐渐增大。对于SLM态，XY-Z样的冲击韧性比XZ-X样和XY-X样更好，但热处理之后XY-Z样的冲击韧性反而最差。同时，热处理之后亚晶组织逐渐消失，夹杂物粗化，晶粒尺寸增大，大角度晶界增加，逐层制备的多层结构被破坏，晶粒织构发生变化，这些微观组织的变化与冲击韧性密切相关。

采用选区激光熔化（SLM）技术制备了三种高刚度镍钛合金点阵结构（带有Z轴增强支柱的体心立方结构-BCCZ、带有Z轴增强支柱的面心立方结构-FCCZ、带有Z轴增强支柱的面体心立方结构-FBCCZ），研究了结构类型和微观缺陷对疲劳性能的影响。试验结果显示：FBCCZ结构的疲劳性能最优，最大压缩应力为25 MPa时，实现10⁷次加载循环；BCCZ和FCCZ结构的疲劳性能较差，最大压缩应力为15 MPa附近时，实现10⁷次加载循环。分析结果表明：循环加载应力较大时，FBCCZ结构疲劳寿命最优，FCCZ 次之，BCCZ 最差，此时点阵结构的单胞类型对疲劳性能的影响显著，结构的变形程度和应力集中程度越小，疲劳性能越好。循环加载应力较小时，FCCZ 结构和 BCCZ 结构的疲劳寿命逐渐接近。此时单胞结构对疲劳性能的影响减弱，微观缺陷对疲劳性能的影响增强，试样中的孔洞缺陷在循环加载过程中将促进疲劳裂纹的萌生，降低疲劳性能。

针对HR-2抗氢脆不锈钢开展了不同体能量密度下的激光选区熔化工艺试验，重点研究了成形件的组织与性能。结果表明，在一定范围内，随体能量密度增加，成形件的致密度、显微硬度、拉伸强度与延伸率均升高。在最高体能量密度113.3 J/mm³下，成形件致密度高达99.9%，其对应的抗拉强度为765.5 MPa，屈服强度为634 MPa，断后伸长率为44.0%，断面收缩率为61%，达到了GJB 5724标准中HR-2锻件的性能要求。HR-2的打印态组织为明显的柱状晶，在XY面内晶粒呈等轴状，在YZ面内晶粒呈柱状。在XY面内，随体能量密度增加，晶粒尺寸先增加后减小，这是热输入不足导致的熔合不良孔隙、扫描速度降低导致的过冷度增加与扫描间距减小导致的重熔区占比增加对晶粒度的共同作用。

为提升点阵结构的轻量化水平及变形能力，研究了NiTi空心杆点阵结构设计及激光增材制造。通过改变支杆内径，设计了质量系数为100%、93%、75%和50%的四种体心四方空心杆点阵结构，并利用激光粉末床熔融技术成形了对应的NiTi形状记忆合金构件。研究了空心杆点阵结构的质量系数对构件成形质量和显微组织的影响规律，采用有限元模拟法和单轴压缩实验分析了质量系数对结构压缩性能的影响规律，并通过循环压缩-热回复实验揭示了质量系数对NiTi点阵结构形状记忆效应的影响机制。研究表明：激光粉末床熔融技术制备的点阵结构成形质量好，但仍存在由凝固收缩、粘粉及台阶效应引起的尺寸偏差；质量系数为100%的点阵结构的承载能力最好，第一最大压缩载荷可达191.73 kN，对应的变形率为0.22；当质量系数降至75%时，第一最大压缩载荷为89.80 kN，构件承载能力下降53.16%，但压缩变形能力并未减弱，变形率仍可达0.21，且质量系数为75%的点阵结构的形状记忆效应最佳，在第一个压缩循环中回复率可达98.92%。

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了具有不同杆径的NiTi体心立方(BCC)点阵结构，分析了其成形质量及相变行为，通过有限元分析与实验探究了杆径对一阶固有频率以及结构阻尼的影响。结果表明：杆径对BCC结构的一阶固有频率及结构阻尼有重要影响；杆径增加会使结构的整体刚性增大，一阶模态随之上升，这为通过调控杆径实现多频段减振性能提供了依据；杆径减小导致NiTi点阵的相变温度与孔隙率降低，而相变温度降低与孔隙数量减少会使材料阻尼降低，从而导致低杆径下NiTi合金BCC点阵结构的结构阻尼显著下降。

采用水雾化316L不锈钢粉末, 开展选区激光熔化(SLM)成型工艺试验研究, 以期获得高致密度316L不锈钢试样。在层厚50 μm、点间距65 μm的条件下, 研究了激光功率、曝光时间、线间距对致密度的影响, 探讨了体能量密度对第一层表面粗糙度Ra及块体致密度的影响规律。研究结果表明, 单层试验表面粗糙度Ra随着体能量密度的增大而呈减小趋势, 当能量密度大于60.92 J/mm3时第一层表面粗糙度Ra保持在4 μm以下, 其中线间距对单层试验表面粗糙度Ra影响最明显, 随线间距的减小Ra值呈减小趋势; 成型件致密度随体能量密度的增大呈先增大后稳定趋势, 在激光功率200 W、曝光时间130 μs、线间距0.1 mm条件下获得相对致密度98.26%的试样; 能量密度较小导致层与层之间形成小孔、线间距太宽导致形成的间隙和热应力引起的裂纹是影响致密度最主要的原因。采用不同线间距成型, 得到抗拉强度593 MPa, 断后延伸率34.4%, 断面收缩率29.1%的拉伸样件。

激光熔池流动模式和熔池流动特征决定了焊缝成形和焊接缺陷的分布, 因此研究不同焊接位置对激光焊接流动行为的影响对优化焊接位置和焊接参数具有重要意义。采用1.5 kW板条型CO2气体激光进行了平焊和立焊向上、立焊向下等不同焊接位置下的焊接试验, 并采用高速摄像对其熔池小孔特征进行了监测, 再采用粒子图像测速(PIV)方法对熔池流动特征进行了定量表征和分析。明确了激光焊接时的熔池流动模式, 在熔池区域存在着两个大的涡流区域, 分别在熔池周围和在熔池的尾部。与立向上焊相比, 激光立向下焊的熔池形状呈扁圆形, 宽度增加而长度减少, 小孔的面积增加, 其熔池流动的脉冲特征减弱, 熔池流动的稳定性增加。这与立向下焊时熔池上方液态金属受重力影响向下流动, 与下方液态金属受蒸汽反冲压等驱动向上流动, 两者相遇产生的强烈搅拌作用有关。这为理解不同焊接位置不同的焊缝成形和气孔率差异提供了依据。

基于试验设计软件Design Expert V8设计试验, 开展激光焊接5A90铝锂合金工艺试验, 研究侧吹保护气流参数对焊缝气孔的影响规律, 拟合侧吹流量、侧吹角度和等效气孔点数的函数图像, 建立数学模型, 优化保护气流参数, 预测Ⅰ级焊缝保护气流参数范围。实验结果表明: 侧吹气流的加入能明显抑制焊缝气孔, 侧吹流量是显著因子, 对气孔影响较大, 随着流量的增加, 气孔点数先增后减, 在侧吹流量为5~7 L/min时有最小气孔点数; 侧吹角度和交互项是不显著因子, 在侧吹角度为20°~30°范围内, 有一个较优值。气孔点数的最优响应模型为三阶模型, 该模型拟合良好, 经验证试验检验, 模型误差范围小于10%, Ⅰ级焊缝易在侧吹流量为3~9 L/min, 侧吹角度为15°~52°范围内获得。