利用原位合成的思路制备Ti-Ti3Al金属复合材料是提高钛基复合材料性能的好方法。通过选区激光熔化（SLM)技术和原位合成技术对不同混合比例的Ti-AlSi10Mg复合粉末进行成形试验,研究Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al金属复合材料显微组织和力学性能的影响,并分析其物相、显微组织、显微硬度、耐磨性和拉伸压缩性能。试验结果表明：Al元素在成形过程中进入了Ti晶体中,形成了Ti-Al置换固溶体,对样件进行固溶强化,且会析出Ti3Al增强相颗粒。随着Al含量的增加,样件的力学性能逐步提升。显微硬度显著提高,当Al质量分数为10%时,硬度提升到538.56 HV,达到纯钛（220.59 HV）的2倍以上。耐磨性提高,样件的平均摩擦因数逐渐下降。抗压强度最高达到1 653.9 MPa,较纯钛样件提升164.48%,且优于退火后的纯钛板材（400~450 MPa）和SLM成形的TC4合金（1 128 MPa）。抗拉强度随着Al元素的上升,先上升后下降,但依然高于纯钛样件。通过原位合成思路与SLM技术的结合,对复合材料性能的提升具有重要意义。

为提高选区激光熔化成形AlSi10Mg零件力学性能, 文中通过球磨法获得Sc-AlSi10Mg复合粉末, 并研究成形试样的相成分、微观组织、显微硬度、拉伸性能和耐蚀性能。对相同工艺参数下成形的试样进行对比, 0.5%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样显微硬度最高, 由146.89 HV提高到174.88 HV, 增长19.06%。0.1%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样拉伸性能最好, 极限拉伸强度由370.20 MPa提高到420.98 MPa, 提升13.72%; 延伸率由8.96%提高到10.27%, 提升14.62%。Sc-AlSi10Mg试样的耐蚀性能也有所增强。结果表明：添加稀土元素钪能细化选区激光熔化成形AlSi10Mg试样晶粒, 通过细晶强化作用提升性能, 这对其应用在航空航天、汽车等领域具有重要意义。

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力, 研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验, 并运用面结构光及X射线衍射检测方法对基底变形及沉积层残余应力进行测量。结果表明: 不同选区顺序对成形件基底变形及残余应力影响显著, 采用由外而内选区顺序可大幅减小基底变形, 与随机选区顺序相比, 基底最大变形量降低60%, 但是在沉积层引入了较大的残余应力, 最大残余应力达到了392 MPa; 随机选区顺序下沉积层残余应力量级较小, 最大残余应力仅约93 MPa, 残余应力分布更为均匀。因此, 分别采用由外而内及随机选区顺序进行前后期成形有利于减小和平衡大尺寸TC4成形件基底变形及残余应力。

针对TC4钛合金材料进行选区激光熔化单道扫描和多道搭接工艺实验。通过改变激光功率和扫描速度来探究工艺参数对TC4成形效果和表面形貌的影响机理。对实验中出现的断续、球化、鱼鳞纹和“爆粉”等现象进行分析和优化。结果表明, 激光功率和扫描速度对熔道宽度和高度有较大影响, 选择合适的工艺参数窗口才能得到连续干净的熔道。熔池的对流运动会导致鱼鳞纹状凝固痕迹, 且随着扫描速度增加, 鱼鳞纹由圆润变得尖细。能量密度对多道搭接成形表面球化颗粒有较大影响。能量密度过大会导致“爆粉”现象, 可以通过降低激光功率或提高扫描速度来预防。

基于激光修复技术，采用镍基高温合金FGH95粉末对航空发动机常用材料GH4169合金进行不同激光线能量密度q下激光修复对比试验，对修复试样进行弯曲性能测试与金相分析。研究激光线能量密度对修复试样弯曲性能的影响，探讨激光修复后试样弯曲性能变化的微观机理。结果表明：修复试样弯曲强度与无损试样接近，基本达到无损试样的弯曲性能。当q=120.0 J/mm2时，修复试样弯曲强度最大，为827.16 MPa，高于无损试样0.5%。随着激光线能量密度的增加，修复试样弯曲强度先增加后减小。在较高激光线能量密度下（154.3 J/mm2），因修复区组织枝晶粗化，导致修复试样弯曲性能下降。