利用自行研制的电磁搅拌装置辅助钛合金激光沉积修复，通过有限元软件ANSYS进行数值模拟，并与试验相结合，研究了钛合金激光熔池内“磁-电-力”的相互作用关系。结果表明，在旋转磁场的作用下，激光熔池内的液体表面磁感应强度与激励电流成正比，与频率成反比；激光熔池受到径向力和切向力的作用，但是前者较小，可以忽略不计，液体横截面上电磁力密度最大值与激励电流成正比。在旋转磁场的作用下激光沉积修复件表面两侧凸起且修复层内部组织α/β片层长径比减小。

应用FLUENT软件建立BT20激光熔凝过程的数学模型, 考虑材料热物性能参数与温度的非线性关系以及边界条件, 分析表面张力温度系数和激光功率对激光熔池内的温度分布, 流动状态及熔池形貌的影响, 并与试验结果进行对比。结果表明, 表面张力温度系数影响熔池内熔化凝固的过程, 表面张力温度系数的增大使熔池变宽变窄。随着功率的增加, 熔池尺寸扩大, 工件温度提高, 熔池流体流动加速, 数值模拟结果与试验结果相吻合。

针对BT20钛合金锻件当量孔损伤进行激光沉积修复试验, 考察了修复试样的组织和力学特点。修复区与基材之间形成了致密冶金结合, Al, Zr, Mo, V合金元素由锻件基体到激光修复区均匀分布, 无宏观偏析, 硬度分布从基材到修复区依次提高。热影响区组织是由基材的双态组织过渡到网篮组织; 修复区组织为粗大的原始柱状β晶, 晶粒内为α/β网篮组织, 晶内α片层取向随机, 宽0.4~0.5 μm。修复过程中发现, 激光加工工艺参数选择不当、坡度过大等原因会造成修复区组织形成气孔和熔合不良等缺陷, 但是通过优化工艺参数可以获得无缺陷修复试样。修复试样的室温静拉伸结果表明, 试样的抗拉强度接近锻件基体强度, 但修复件的韧性比锻件稍有提高。

超声辅助激光熔覆技术是在激光熔覆技术基础上发展起来的，将超声引入激光熔覆中可以提高激光熔覆件质量。通过在BT20钛合金基体上添加频率为19.56 kHz的超声振动，进行激光熔覆实验，并据此研究超声对激光熔覆过程的作用。结果表明，2.2 W功率的超声振动使得熔覆层的表面平整性良好，内部组织气孔率下降到0.75%，熔覆层晶粒尺寸减小了约42%，α片层长度减小了23.9%，但沉积生长方向的堆垛效率降低了36.7%。