激光定向能量沉积（LDED）增材制造技术由于成形效率高、材料送进方式灵活、成形自由度高等特点，非常契合当前及未来航天装备结构大型化、整体化、轻量化、高精度的发展趋势，并已在运载火箭、载人飞船、火箭发动机等领域实现牵引性应用。总结当前铝合金及其复合材料、钛合金及其复合材料、镍基高温合金及其复合材料等3类航天装备结构主体材料的LDED研究现状，在此基础上，梳理出LDED工艺的发展方向及研究进展。重点介绍航天装备主承力结构、异质合金一体化结构、集成流道整体化结构等3类典型结构LDED制造难点、研制及应用进展。最后，对LDED增材制造技术材料、工艺及装备等的发展方向进行了展望。

再现大型结构件实际成形热过程，研究了激光熔化沉积TC11钛合金的组织特征与力学性能。结果表明，沉积态试样的粗大柱状晶内α+β网篮组织比等轴晶内的更均匀、细小，等轴晶内分布有大片α集束区，晶界处产生了大量连续α相；由于后续沉积层对已沉积层的表层重熔及热处理效应，层间过渡区产生了明显的α相粗化，α相比例增加，因此沉积态试样的室温力学性能各向异性显著。经过950 ℃保温1 h和550 ℃保温2 h的双重退火后，退火态试样晶界处的连续α相几乎完全破碎，α+β网篮组织分布更加均匀，室温力学性能各向异性完全消除，塑性大幅增强，综合力学性能基本与锻造态的一致。

采用激光熔化沉积技术成形了TC11钛合金，研究了层间停留时间对其组织及性能的影响。结果表明，沉积态试样的宏观组织随层间停留时间的增加由等轴晶向柱状晶转变；在不同层间停留时间下，沉积态试样的内部均为极细α+β网篮组织，因此沉积态试样的力学性能呈高强低塑特征。随着层间停留时间的增加，沉积态试样的宏观层带现象更加明显，室温力学性能的各向异性显著增大，这是因为后续沉积层对已沉积层的表层重熔再沉积和热处理效应导致局部组织粗化、α相比例增加，进而引起沉积方向网篮组织的规律性不均匀。

为了研究激光－电弧复合焊接的热源相互作用，提升对复合焊接复杂物理过程的认识程度，进一步优化工艺参数，采用CO₂轴快流激光器和钨极氩弧焊机在3mm厚316L不锈钢板上进行了复合焊接试验研究。定义无量纲参数——复合焊接熔化效率增量δ来表征热源相互作用的变化。结合焊缝成形、等离子体形貌，通过δ半定量分析了激光、电弧热源间距和能量配比对热源相互作用的影响。结果表明，在优化的参数组合下，δ高达83．6%。其中，电弧对工件的预热作用能够提高激光能量的利用率，增强热源相互作用，但是激光－电弧等离子体相互作用才是提高热源相互作用程度的关键机制。

ZL10 8表面镍基粉末激光合金化的实验研究表明 :激光合金化层的显微组织由两部分组成 ,与基体金属交界处是垂直于熔合线生长的具有定向凝固特征的树枝状晶 ,合金化区是细小的等轴状晶。在树枝状晶相邻间的凹陷处和基体金属未熔化晶粒的界面上最有可能产生气泡核 ,熔池保护不良 ,合金粉末或粘接剂中残存水分 ,均是影响气泡生成的主要因素。对于合金层中的裂纹 ,主要是在熔池凝固末期 ,已凝固合金化层金属塑性不足并在残余拉应力作用下造成的低塑性脆化裂纹。

提高铝活塞环槽表面强度的方法有多种 ,再熔化强化工艺是目前最有发展前途的一种提高铝活塞使用寿命的工艺方法。它是利用等离子弧、氩弧、电子束、激光的高温 ,重新熔化铝合金活塞环槽区一定体积的金属并同时渗入合金元素 ,在活塞环槽区形成铝基新合金 ,它同活塞体形成可靠的冶金结合 ,然后在此环形区车削活塞环槽 ,达到提高铝活塞使用寿命的目的。本文采用横流 5KWCO2激光器对HBS32 0铝活塞环槽两岸直接进行镍基合金粉末激光合金化的试验研究 ,获得了无气孔、裂纹、组织细小均匀的合金化层。SEM研究表明合金化层与基体铝合金形成了牢固的冶金结合 ,合金化层组织为靠近基体铝合金的具有定向凝固特征的树枝晶 +细小均匀的等轴晶 ,组织过渡均匀。表面硬度达到 6 5 0HV ,是基体铝合金的 5～ 6倍 ,实际使用表明 ,使用寿命较未经处理的铝活塞得到较大提高。

对汽车用板激光焊接现状和国产St系列汽车薄板的激光焊接研究表明,激光焊接接头完全能够满足汽车覆盖件和底板等零件的塑性变形要求.激光焊接汽车薄板工艺是减少整车重量、制造成本和提高汽车设计灵活性的重要保障.