基础成分是镍基高温合金向多元合金演化的关键。因此，以Ni-20%Cr(20%为质量分数)合金为基础，以Al为合金化元素，利用团簇模型设计5种具有代表性的基础合金成分。系统分析激光增材制造非平衡凝固条件下合金组织和性能随成分的演化规律。结果表明，随着Al含量的增加，沉积态合金的基体组织逐渐由γ-Ni 固溶体向γ′-Ni₃Al有序相转化，而沿晶界分布的α-Cr固溶体在数量稳定增加的同时，其形态也由颗粒状变为链条状，且在Al含量(原子数分数)为25.0%时被γ′-Ni₃Al＋γ-Ni离异共晶组织所取代。合金强化机制由固溶强化向沉淀强化的转变，致使沉积态合金的硬度和强度随着Al含量的增加而逐渐增强，而塑性则逐渐降低。增加Al的含量有利于提高沉积态合金的抗高温氧化性能，但过高Al含量会损害合金的可焊性。因此，优质基础合金中Al的含量应限制在12.5%～18.5%范围内，以使合金兼有良好的力学性能、高的抗高温氧化性和好的可焊性。

为解决大口径非晶金属第一镜实现难题，在研究块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8材料基础上，采用金属玻璃块体材料制作拼接成溅射靶材，通过非平衡磁控溅射镀膜方法，实现了Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8非晶金属薄膜第一镜。研究结果表明：通过成分设计及合成靶材的设计，能够实现与块体金属玻璃具有相同光学特性的非晶薄膜第一镜；通过Cr成分改进，能够进一步提高非晶金属薄膜第一镜在可见光波段的光谱反射率。

研究了块体金属玻璃（块体非晶合金）Zr65Al7.5Ni10Cu17.5, Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8和金属多晶钼3种第一镜材料经低温等离子体H和Ar辐照后的表面特性变化。结果表明，两种块体金属玻璃的抗H等离子体溅射能力与其成分有关。随着等离子体辐照时间的增加，金属多晶钼和块体金属玻璃Zr65Al7.5Ni10Cu17.5的表面粗糙度增大,镜面反射率降低；而块体金属玻璃Co61.2B26.2Si7.8Ta4.8的表面粗糙度减小,镜面反射率升高。X射线衍射仪（XRD）分析表明，块体金属玻璃在离子体溅射过程中，表面微结构具有自修复性。

采用低气压等离子体喷涂在DZ4镍基高温合金表面沉积NiCoCrAlY 涂层,并利用强流脉冲电子束(HCPEB)对其进行辐照处理。对HCPEB辐照处理前后的涂层的结构和性能分析得出,经HCPEB辐照处理后,疏松的涂层表面重熔,变得致密平整,产生微区光滑、熔坑和裂纹。X射线衍射分析表明,电子束辐照后涂层中的γ′相增多,涂层没有产生明显的残余微观内应力。900 ℃静态空气等温氧化试验结果显示,HCPEB辐照处理后,涂层的抗氧化性能明显提高。原因在于电子束辐照处理的涂层氧化后表面形成了更加完整的Al2O3保护层,同时γ′相的增加也有利于其耐氧化性能的提高。

研究了6 mm和9 mm两种厚度的钢板在不同激光工艺参数下扫描次数对激光弯曲成形过程的影响。利用三维热力耦合有限元(FEM)模型模拟计算了激光多次扫描弯曲成形过程的温度场、应力场和弯曲角度的变化。测量了成形过程中温度和弯曲角度的变化,模拟结果与实验结果符合较好。模拟结果表明,每次扫描过程中温度场变化基本相同,残余应力和钢板弯曲角度随激光扫描次数的增加而增大。随着扫描次数的增加,6 mm厚钢板的弯曲角度增量减小,而9 mm厚钢板的弯曲角度呈线性增大。激光工艺参数影响钢板下表面的应变强化程度,在不同的激光工艺参数下不同厚度钢板的弯曲角度随扫描次数的增加变化规律不同。

利用传统光学加工方法,采用陶瓷磨盘和金刚石微粉对国产化学气相沉积(CVD)SiC进行了粗磨、细磨加工;然后,利用颗粒直径从4 μm到1 μm的金刚石研磨膏逐级进行抛光,发现SiC表面存在纳米级划痕;最后,改用颗粒直径为20 nm氧化铝纳米颗粒的碱性水溶液进行抛光,表面粗糙度达到0.6 nm(RMS),表面纳米级划痕得到很好改善,获得了较高表面质量的超光滑表面.

利用构成Zr-Ti-Ni稳态准晶合金体系组元间具有负的混合焓而能发生放热反应的热力学特征,进行了激光诱导自蔓延反应合成准晶的工艺研究.研究结果表明,激光诱导自蔓延反应合成Zr44Ti40Ni16,Ti41.5Zr41.5Ni17和Ti40Zr40Ni20产物皆是由准晶I相,7(Ti/Zr)固熔体及具有MgZn2晶体结构的Laves相所组成,但各组成相的含量有所不同.当反应体系成分由Zr44Ti40Ni16依次变为Ti41.5Zr415Ni17和Ti40Zr40Ni20时,产物中准晶相的相对含量逐渐降低.随着合成产物中准晶含量的增加,合成样品的显微硬度增加.

大块非晶合金与许多金属间化合物一样,其主要组元之间有较大的负混合焓,有可能发生自蔓延反应.利用这一特点,设计了激光诱导燃烧合成非晶合金的工艺方法.用激光诱导燃烧合成的方法合成了Zr55Ti22Ti 10.8Al 17.1合金.分析发现,合成产物主要由非晶、Zr2Ni和Zrr6Al2Ni金属间化合物和Ti/Zr固熔体组成.合成产物与单相非晶合金相比,具有较高的硬度和较低的摩擦系数.

为了增加基材与生物陶瓷涂层之间的结合强度 ,消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的开裂倾向 ,设计了一种梯度生物陶瓷复合涂层并采用宽带激光熔覆技术在Ti- 6Al- 4V合金上制备了梯度生物陶瓷复合涂层 ,对其组织和性能进行了研究。结果表明 :钙和氧元素主要分布在生物陶瓷涂层中 ;钛和钒元素主要分布在基材和合金化层内 ;磷元素分布在合金层与陶瓷层中。合金层中基底组织上分布着白色共晶组织和白色颗粒 ,基底组织主要为Ti(Al,P ,Fe ,V)相 ,白色共晶组织主要为Fe2 Ti4O +AlV3 ,白色颗粒为结晶析出的Al3 V0 .3 3 3 Ti0 .666;生物陶瓷层中的基底组织为胞状晶 ,其上分布有灰色相和白色颗粒相 ,胞状晶主要为CaO、CaTiO3 和HA ,灰色相为 β -TCP及Ca2 Ti2 O6,白色颗粒相为TiO2 。陶瓷涂层表面形成了类珊瑚礁结构及短杆堆积结构。这种表面结构将有助于为骨细胞长入生物陶瓷涂层提供通道。陶瓷层与钛合金基体之间的结合强度大于 37.3MPa。合金层的最高硬度为 16 0 0HV0 .2 ,生物陶瓷涂层显微硬度最大值约为 130 0HV0 .2 。

在Ti基体上激光熔覆Zr65Al7.5Ni10Cu17.5合金粉末,得到含非晶、纳米晶复合涂层.涂层由金属间化合物和非晶、纳米晶构成.涂层按组织形貌分为3层:表面枝晶区、中部细晶区和结合区枝晶区.金属间化合物为Al2Zr3,CuZr2和Zr2Ni,纳米晶为简单四方Al2Zr3相,晶格常数为:a=b=76.18nm,c=69.85nm.