为了改善Ti6Al4V 合金的摩擦学和高温抗氧化性能，预置NiCr/Cr3C2-Al-Si复合粉末，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备复合涂层。表征了涂层的显微组织结构，测试了涂层的摩擦学和高温氧化性能，并分析了相关机理。结果表明：涂层由TiC、Ti5Si3 和Cr3Si 增强相及γ-Ni/Al8Cr5 基体组成，平均显微硬度为750 HV0.5，约为Ti6Al4V(360 HV0.5)合金的2 倍。室温(25 ℃)下，由于涂层的高硬度可有效抵抗塑性变形，涂层表现出较好的耐磨性能；高温(600 ℃)下，钛合金表面生成氧化膜，呈现自润滑效果，而涂层表面产生裂纹，耐磨性能轻微降低。恒温(800 ℃)氧化32 h 后，钛合金表面发生严重氧化腐蚀，而涂层表面生成致密的Al2O3、NiO 和Cr2O3 混合氧化物，有效阻止了氧原子的扩散，高温抗氧化性能约为钛合金基体的8.4倍。

以Ni60-10% hBN(质量分数/%)复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面成功制备出了γ-Ni/TiC/TiB2＋CrB-Ni3B/hBN高温自润滑耐磨复合涂层。在600 ℃下分别将该复合涂层保温10、30、50 h,研究不同时长的高温时效处理后该复合涂层的物相、组织形貌、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理。结果表明,高温时效处理前后复合涂层的物相组成基本不变,高温时效处理50 h后的涂层平均显微硬度由时效处理前的1162 HV0.2降为910 HV0.2 ;涂层的摩擦系数及磨损率由时效处理前的0.225和4.85×10-6 mm3/Nm分别升高到0.375和5.35×10-6 mm3/Nm,但相较于基体仍然具有良好的耐磨减摩性能,在600 ℃下长时间时效处理后,该复合涂层的物相、组织和摩擦学性能都表现出良好的高温稳定性。

以Ni80Cr20-Al-Si复合合金粉末为原料，在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备新型金属间化合物耐磨复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的组织结构、硬度和摩擦学性能并分析了其相关机理。结果表明，涂层由硬质相Ti5Si3/Al3Ni2和基体Al3Ti/NiTi组成，与Ti6Al4V基体为良好的冶金结合，涂层的平均硬度约为Ti6Al4V合金(350 HV0.5)的2.5至3.0倍。其中涂层N2(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-20%Si)具有较好的耐磨性，约为钛合金的2倍，而涂层N1(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-10%Si)中的Al3Ni2脆性颗粒增多，基体含量随之减少，涂层的耐磨性能下降。Ti6Al4V合金的室温磨损机理为严重的粘着磨损和磨粒磨损，复合涂层的室温磨损机理为脆性断裂和粘着磨损。

为了提高钛合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金基体表面制备了以“原位”生成TiB2、CrB、TiC等为增强相、γ-Ni基固溶体为增韧相及h-BN为润滑相的γ-Ni基高温自润滑复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织, 在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300、600 ℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆制备的复合涂层与基体呈冶金结合, 该复合涂层的摩擦系数和磨损率都远低于Ti-6Al-4V基体;在高温600 ℃时, 复合涂层的磨损率和平均摩擦系数为5.13×10-5 mm3/Nm和0.184, 相对于钛合金基体分别降低了81.8%、38%, 表现出良好的高温自润滑耐磨性能。

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相、CaF2为自润滑相的γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层。 分别在轻载(2、3 N)、中等载荷(5、6 N) 和重载(11、12 N) 时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势; 在中等载荷( 5 N)下, 磨损表面光滑平整, 涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜, γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2 润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低, 该复合涂层在中等载荷(5 N)具有较好的自润滑耐磨性能。

根据光内同轴送粉激光快速成形工艺, 建立了扭曲薄壁件激光熔覆成形温度场瞬态有限元数值模型, 模拟了扭曲薄壁件激光快速成形过程的温度场演变过程, 分析了扭曲薄壁件熔覆成形过程中定点温度的热循环, 通过仿真实时控制模型中输入激光功率的大小, 模拟得到了保持熔池温度稳定时激光功率的变化值; 通过层高控制调节激光器功率, 控制熔池的温度稳定, 成功熔覆成形了扭曲薄壁件。性能分析表明: 成形件表面光滑, 没有粘粉, 尺寸与设计数值基本相同, 组织细小致密, 与基体形成冶金结合, 且成形件硬度较高。

以NiCr/Cr3C2-10%WS2、NiCr/Cr3C2-20%WS2、NiCr/Cr3C2-30%WS2合金粉末为原料, 采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织。结果表明: 激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层主要由硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、γ-NiCrAlTi为增韧相、Ti2CS 和 CrS金属硫化物为自润滑相的自润滑耐磨复合涂层。随着固体润滑剂WS2添加含量的增加, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层中的金属硫化物体积分数明显增加, 复合涂层的磨损率逐渐降低, 复合涂层自润滑耐磨性能明显增强。

为提高Ti-6Al-4V钛合金的摩擦学性能，以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒WS2复合合金粉末为原料，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、Ti2CS和CrS金属硫化物为自润滑相的高温自润滑耐磨复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相及显微组织结构；分别在室温、300 ℃和600 ℃时利用Si3N4陶瓷球对磨来测试涂层和基体的干滑动磨损性能，并分析了其磨损机理。结果表明：复合涂层的平均硬度为1005 HV0.2，约为基体(360 HV0.2)的3倍，从室温到600 ℃，由于增强相TiC、TiWC2和自润滑相CrS、Ti2CS的综合效应，复合涂层的摩擦系数和磨损率相比基体均显著降低，具有良好的高温自润滑耐磨性能。

针对“光束中空, 光内送粉”激光熔覆工艺方法, 通过改变激光功率、送粉速度、扫描速度、离焦量等工艺参数, 分别进行单熔道表面形貌、熔道宽度和高度的实验对比研究, 分析了环形光光内送粉的激光熔覆工艺参数对熔道成形质量的影响规律。结果表明, 激光功率较小将导致熔覆不均匀, 激光功率过大又会使熔道表面烧损, 随着功率的增加熔道宽度有增大趋势, 高度先增大后减小; 扫描速度过快会导致粉末不能充分熔化, 扫描速度过慢会增加熔道的厚度, 影响熔覆质量, 随着扫描速度的增加, 熔道宽度和高度均减小; 送粉速度增大导致熔化金属粉末增加, 但熔道宽度增加不明显, 当送粉速度过大时大量未熔化的金属粉末粘结在成形件的表面, 影响成形件质量; 随着离焦量的增加, 熔道宽度明显增加, 高度明显减小, 离焦量较小时熔道会烧损, 较大时熔道会无法形成。

基于“光束中空, 粉管居中, 光内送粉”的成形方式, 利用高速CCD对锥形空心回转薄壁件环形激光光内送粉快速成形过程进行实时监测, 研究通过对熔池特征参数的提取, 实现实时控制激光功率的方法。实验表明: 在其他参数不变的情况下, 增大激光功率, 熔宽、熔深均有变大趋势; 成形稳定期, 熔池的面积在0.25～0.70 mm2之间变化, 激光功率维持在1 kW左右, 成形件最大高度达到55 mm。终成形件外表面非常光滑, 整体壁厚均匀, 层间搭接也非常均匀, 无塌陷和错层等现象, 达到了较好的成形效果。