航空发动机中涡轮盘及涡轮叶片的服役条件不同，通过制备梯度材料可以避免涡轮盘与涡轮叶片连接处提前失效。然而，梯度过渡区的成分变化会导致合金组织改变，是影响性能的关键。为探究合金成分变化对镍基梯度材料显微组织的影响，本团队选用镍基粉末高温合金和定向镍基高温合金为原料，利用激光快速熔炼技术，通过调整两种合金的混合比例，制备出了11种典型成分的合金锭；研究了合金成分对梯度合金晶粒形貌和析出相的影响，重点探讨了合金的枝晶形貌、析出相尺寸和含量随合金成分的变化规律。结果表明：激光快速熔炼11种成分镍基合金锭显微组织中的一次枝晶和二次枝晶臂均比较发达，合金成分改变对枝晶形貌的影响较小，平均一次枝晶间距约为110 μm，显微组织均由γ相、γ′相、碳化物和γ/γ′共晶组成；随着镍基粉末高温合金含量的降低，合金锭中γ′相的含量和尺寸不断增加；由于元素偏析，γ′相形成元素Al、Ti、Ta、Nb会偏析在枝晶间，导致枝晶间γ′相的含量及尺寸均大于枝晶干。11个试样的显微硬度值相差不大，整体硬度值分布在500 HV左右。

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。

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。