为了解决激光熔覆In718合金力学性能差的问题,选择不同的扫描速率对In718合金熔覆层进行了激光重熔处理,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察显微组织结构和特征,检测不同物相的成分并分析微观偏析对显微组织的影响,通过力学检测设备对涂层的显微硬度与抗拉强度进行检测。结果表明,Laves相主要由Nb与Mo元素的偏析所导致,与未重熔相比,重熔后的涂层气孔明显减少,且不同的重熔扫描速率对组织与性能的影响也不同,4个涂层的Laves相体积分数由34.1%减少至24.6%、16.7%和19.6%,平均硬度由250.3 HV提高至261.5 HV、276.9 HV和268.0 HV,抗拉强度由678 MPa提高至728 MPa、879 MPa和808 MPa,而重熔对涂层延伸率的影响不明显;最优的重熔扫描速率为15 mm/s,Laves相的体积分数最低,平均显微硬度和抗拉强度最高;激光重熔能有效改善熔覆层的形貌、降低孔隙率、减少或抑制Laves相的析出,并且减少Laves相有助于提高In718合金的力学性能。此研究为后续的离心球墨铸管模具的再制造奠定了理论基础。

熔覆层和基体之间的修复界面通常是再制造零件最为薄弱的区域，影响再制造零件的使用寿命。基于正交试验设计对激光熔覆IN718合金工艺进行优化，并研究了工艺参数对熔覆层成形尺寸的影响规律，重点分析了最佳工艺条件下IN718熔覆层的界面组织特征及力学性能。结果显示，时效态IN718合金的最佳激光熔覆工艺为900 W激光功率、6 mm/s扫描速度、10 g/min送粉速率；激光功率对熔覆层熔宽的影响最大，扫描速度对熔覆层熔高的影响最大，送粉速率对熔覆层宽高比和稀释率的影响最大；熔覆层界面底部未出现平面晶且界面周围的元素过渡均匀，无宏观偏析；基体热影响区的晶粒发生粗化，其内部残留部分MC和M₂₃C₆碳化物；IN718熔覆层的显微硬度约为280 HV，基体的显微硬度约为475 HV；激光熔覆IN718合金的平均界面剪切强度为608.87 MPa。

为了揭示激光喷丸(LP)强化IN718合金疲劳寿命增益的机制，研究了合金喷丸前后晶粒重排与疲劳特性的关系。结果表明，LP后试样表层的塑性形变深度最大可达33.7 μm,合金的最大疲劳寿命增益可达188%；激光冲击波诱导产生的表层残余压应力随激光功率密度的增大而增大，但增幅逐渐减小; 疲劳试验后，表层残余应力出现了52%的释放;LP后试样表层晶粒出现细化现象，细化深度达到175 μm; 位错滑移和位错攀移以及孪晶等共同作用使原始晶粒内形成了亚晶粒，最终细化了晶粒组织。

采用Abaqus软件建立有限元模型，分析了激光功率密度对孔周表面残余主应力分布的影响。进行了不同功率密度下的激光喷丸（LP）试验，通过X射线应力分析仪测量了孔周区域特征点三个方向的残余应力值，并计算了各点对应的主应力。结果表明，LP之后孔周的残余应力呈现各向异性；最小残余主应力可有效表征喷丸强化效果，随着激光功率密度的提高，最小残余主应力值减小。另外，LP后小孔附近出现典型的残余压应力环，最小残余主应力明显小于其他喷丸区域的；当功率密度超过一定阈值时，此环呈现远离孔壁的趋势。

为研究激光喷丸镍基合金残余应力的高温松弛行为，首先对IN718 合金进行单次激光喷丸强化，随后，对喷丸后试样进行高温保持，对比分析了不同保温温度和不同保温时间下残余应力值、半峰宽值(FWHM)变化及晶粒演变特征。结果表明，激光喷丸后，喷丸区域呈残余压应力状态，FWHM 值升高，近表层材料晶粒明显细化；高温保持过程中试样的残余应力松弛量与保温温度和保温时间呈正相关。应力松弛速率在保温初期较大，随后逐渐减小。保温温度为800 ℃，保温时间为300 min 时，残余应力松弛量最大，松弛幅度达82.14%。保温温度一定时，材料表面FWHM 值下降幅度随保温时间的增大而增大，600 ℃保温温度下，FWHM 值变化不明显。600 ℃保温300 min 后材料的晶粒尺寸仍较小，晶粒细化效应仍然显著，而800 ℃保温下晶粒长大迅速，保温300 min后材料的晶粒细化效应基本消失。

激光温喷丸工艺(WLP)结合了激光喷丸强化(LP)和动态应变时效(DSA)的双重优势。为了研究不同工艺温度对IN718合金WLP 后高温表面性能稳定性的影响，选取不同温度条件下，即LP(25 ℃)和WLP(230 ℃、260 ℃、290 ℃、320 ℃)的IN718 合金为研究对象，通过高温保持试验和纳米压痕试验，以残余压应力、纳米硬度和弹性模量为表征指标，探讨了温度效应对WLP 后高温表面性能稳定性的影响。结果表明，随着WLP 工艺温度的升高，残余压应力呈递减的趋势；随着保温温度的升高，LP 和WLP 处理后试样表面残余应力释放幅度均明显增大，但前者释放速度更快；通过载荷-位移曲线可进一步确定温度效应对IN718 合金WLP 后高温释放行为的影响，且260 ℃下处理的WLP IN718合金表面在高温下具有更好的稳定性。

开展了基于激光选区熔化技术对IN718镍基超合金直接激光熔化成形的研究。将零件分为心部与轮廓区, 通过改变激光线输入量进行选区熔化研究。首先, 建立熔池内烧结的数值模型, 改变激光线输入量, 获得了激光线输入量对零件致密度的影响规律并观察了成形体中的组织生长。然后, 增加轮廓部位扫描, 改变激光线输入量与扫描顺序, 获得其对零件表面质量的影响规律。最后, 通过优化热处理工艺提高零件高温拉伸强度和高温持久性能。试验结果表明, 在激光线输入量为300 J/m时, 成形体致密度最高, 为98.9%, 成形体沿层间方向组织为树枝晶加等轴晶, 在层内方向组织为等轴晶。采用心部+后轮廓扫描的方式, 轮廓激光线输入量为100 J/m时表面质量最优, 粗糙度为3.1 μm。对成形体采用1 065 ℃固溶+双时效的热处理可以获得最佳高温性能组合, 高温拉伸强度为1 356 MPa, 高温持久时间为34 h。结果显示, 通过激光选区熔化制作IN718镍基超合金可以满足航空结构件对致密度、表面质量和高温性能要求。