研究了DD6镍基单晶高温合金在不同功率下重熔区内部杂晶的形成机制。碳化物的形成导致固液界面塌陷，进而诱导杂晶的形成；熔池顶部杂晶的产生主要与温度梯度、固液界面的迁移速率有关。激光功率升高导致温度梯度降低，进而诱导柱状晶向等轴晶转变（CET）；转向枝晶交汇处杂晶的产生是由枝晶交汇处的温度梯度比其他地方小以及温度梯度方向改变引起的。热应力数值模拟结果表明：低激光功率下的热输入可以有效提高温度梯度并有效降低残余应力水平，有利于抑制单晶修复过程中杂晶的形成。该研究可为单晶修复过程中杂晶的抑制提供理论和实验支撑。

高频窄脉冲电解加工技术能有效提高加工精度和表面质量，在镍基高温合金等难加工金属材料的精密制造方面有着广泛的应用。然而，对于微观组织极不均匀的激光定向能量沉积构件，其加工质量尚不清晰，尤其是采用无水电解液时。以激光定向能量沉积Inconel 718合金为研究对象，采用频率为30~100 kHz、占空比为30%~80%的高频窄脉冲电流以及饱和NaCl乙二醇电解液进行射流电解加工实验。结果表明：沉积态Inconel 718合金组织由γ基体相、Nb偏析区与枝晶间相（主要为γ/Laves共晶相）组成；在10.50 A/cm²的电流密度下，加工区表面粗糙度随脉冲频率的增加而增大，且脉冲频率为30 kHz时表面粗糙度最小（R_a=1.562 μm），加工精度最高；表面粗糙度随占空比的增加先减小后增大，占空比为50%时表面粗糙度最小，占空比为60%时加工精度最高；而在直流模式下，表面粗糙度随电流密度的增大而降低，且电流密度为10.50 A/cm²时，表面质量最优（R_a=0.526 μm），这是由于高电流密度更容易诱导表面“过饱和盐膜”的形成，从而有效抑制选择性溶解，降低表面粗糙度。但在加工精度方面，高频窄脉冲电流模式的加工定域性较好。最后，基于“盐膜”理论和双电层模型，揭示了高频窄脉冲电流模式下沉积态Inconel 718合金的微区阳极溶解机理，为提高激光增材制造镍基高温合金射流电解加工表面质量提供了理论支撑和实验依据。

通过激光选区熔化技术熔化添加了质量分数为0%~5% TiB₂颗粒的Ti6Al4V粉末，原位反应制备了TiB/Ti6Al4V复合材料，研究了不同TiB₂添加量对样品的成形性能、微观结构演变和力学性能的影响。研究发现，添加质量分数为1%的TiB₂时，样品的微观结构中的α′-Ti逐渐消失，并出现弥散分布单胞状的TiB。TiB₂添加量进一步增加，材料的强化方式从弥散强化演变到晶须增强，同时TiB富集于晶界，形成树枝状结构以及网状结构。原位生成的TiB作为形核点，可以促使样品在细晶强化、固溶强化和晶须增强的作用下，大幅提升TiB/Ti6Al4V样品的硬度和摩擦性能。最终，样品的显微硬度从（336.80±6.64）HV提升至（498.07±12.56）HV，同时样品的磨损机制从黏着磨损改变为磨粒磨损，当TiB₂添加的质量分数为1%时，获得较好的磨损性能。

文章利用激光立体成形技术, 制备了六组不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%、20%、40%、60%、80%、100%)均质材料块状试样, 并研究了随着合金中Ti2AlNb含量的增加, 各组均质材料显微组织及力学性能的变化。研究结果表明, 晶粒形态方面, TA15钛合金由下部的柱状晶及上部的近等轴晶组成, 中部发生了明显的CET转变, 添加Ti2AlNb之后, 宏观组织均转变为等轴晶组织。晶内显微组织随着添加Ti2AlNb含量的增加, 呈现出α+β→α+α2+β→O+α2+B2的变化规律。在室温拉伸方面, TA15表现出中强高塑的特点, Ti2AlNb合金表现出高强低塑的特点, 整体而言, TA15-xTi2AlNb均质材料的强度随着Ti2AlNb含量的增加先减小后增加, 同时也根据拉伸断口研究了各组均质材料的断裂机制。

激光立体成形技术逐点逐层的成形方式, 特别适合构件化学成份及显微组织在空间呈现特定分布的梯度材料的成形。本文利用激光立体成形技术, 以不同质量分数配比TA15-xTi2AlNb(x=0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%)混合粉末为原材料, 制备了线性过渡型TA15-xTi2AlNb梯度材料, 研究了梯度材料随着Ti2AlNb含量的增加, 宏微观组织的演化规律及梯度区成份、显微硬度变化规律。研究发现Ti2AlNb的添加对梯度材料宏观晶粒形态影响显著: TA15钛合金部分为外延生长的粗大柱状晶; TA15-20%Ti2AlNb部分底部为外延生长的短柱状晶, 中部发生CET转变, 顶部为近等轴晶; 梯度材料其余部分均由等轴晶组织组成。显微组织方面, 在梯度区内, 随着Ti2AlNb含量的增加, 各成份段组织演化依次为: α+β网篮组织→α+β网篮+次生α′→短针状α+β→大块状α+β→细小α2+B2/β→O+α2+B2; 同时, 显微组织尺寸呈现出先增大后突然增大、又逐渐减小的趋势, 该规律与维氏硬度平均值变化规律相反。

以316L不锈钢粉末为研究对象, 采用正交试验方法研究SLM激光快速成形过程中激光功率P、扫描速度v、扫描间距s、铺粉厚度h等工艺参数对成形件上表面和垂直面表面粗糙度的影响规律。实验结果表明: 在上表面, 激光功率和扫描速度对成形件表面粗糙度影响非常显著, 扫描间距对成形件表面粗糙度影响显著, 铺粉厚度对成形件表面粗糙度影响不显著, 各因素对成形件表面粗糙度的影响的重要性次序为激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度, 最佳工艺参数组合为激光功率为220 W, 扫描速度800 mm/s, 扫描间距0.12 mm, 铺粉厚度0.03 mm; 在垂直表面, 各因素对成形件表面粗糙度的影响的重要性次序为激光功率、铺粉厚度、扫描速度、扫描间距, 四个因素对粗糙度影响均不显著。成形件垂直面的表面粗糙度明显大于上表面的表面粗糙度。

为研究18Ni300模具钢选区激光熔化成形过程中多目标最优工艺问题,设计了以激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度为工艺参数,以致密度、硬度、耐磨性为响应目标的响应面中心组合设计实验。结合灰色关联分析得到多目标的综合灰色关联度,通过分析实验的灰色关联度得到了拟合度达78.50%的回归预测模型,以及针对三个响应目标的最优工艺参数,分别为激光功率250 W,扫描速度850 mm/s,扫描间距0.05 mm,铺粉厚度0.02 mm,此工艺参数理想的灰色关联度可达0.9312;在最优工艺参数下得到了相对密度为99.5%、硬度为41.5 HRC、磨损体积为192000 μm 3、灰色关联度为0.8895的验证样件,该样件符合预期结果,说明优化方法切实可行。

多光束激光选区熔化技术可提高传统激光选区熔化的成形效率, 实现大幅面复杂零件的直接成形。由于不同光束扫描区域之间会通过一定方式实现幅面拼接, 而拼接区的熔凝方式与其他区域不同, 这会对零件的成形特性造成影响。针对激光选区熔化区域拼接, 设计了重熔拼接和交错拼接两类拼接方式, 研究了拼接方式对TC4钛合金成形特性的影响, 分析了其表面形貌尺寸误差以及内部拼接缺陷的产生机制。结果表明在交错拼接方式下, 相邻两层之间的拼接界面彼此错开, 在保证相邻激光分区有效熔合的同时, 可有效控制激光重复扫描过程中重熔的影响范围, 成形试样表面平整, 内部无明显缺陷; 采用该拼接方式可提升的多光束激光选区熔化成形零件的尺寸精度及冶金质量。

研究了热处理对激光立体成形DZ125高温合金凝固微观组织的影响。结果表明，随着固溶处理温度的升高，初生γ′相的溶解增多，在1240 ℃固溶2 h后初生γ′相全部固溶；Ni5Hf相和MC(1)碳化物在高温保温时发生固态相变，经1180 ℃/2 h/空冷(AC)热处理后Ni5Hf相全部分解，释放的Hf元素与基体固溶的C原子结合形成MC(2)碳化物，部分MC(1)碳化物在1000 ℃保温12 h后转变为M23C6或M6C型碳化物；完全固溶处理后在1100 ℃和870 ℃时效时，γ′颗粒尺寸的变化规律及经验分布函数与Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)理论预测的较为一致。拟合得到γ′相的粗化激活能为231.43 kJ/mol，γ′颗粒的粗化受Ti、Al原子在Ni中的扩散控制。