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。

为研究重熔功率对Inconel 718镍基自润滑涂层组织与性能的影响规律，采用激光熔覆技术在27SiMn钢板材上制备Inconel 718熔覆涂层，选用三种不同的激光功率二次重熔熔覆试样。使用超景深显微镜观察熔覆层表面形貌及金相组织，使用显微硬度计检测熔覆层的显微硬度，使用销-盘式摩擦磨损试验机检验及评价熔覆层的摩擦磨损性能。结果表明，激光重熔后熔覆层的晶粒得到明显的细化，随着重熔功率的增加，熔覆层晶粒尺寸先减小后增大，重熔功率为1 260 W时，熔覆层顶部晶粒尺寸最均匀细小；重熔后熔覆层的硬度均有较大提高，相较未重熔试件硬度最高可提升22%；从磨损形貌来看，试样的磨损机理主要为磨粒磨损，经重熔后试样的摩擦系数及磨损失重均得到了明显的降低。分析摩擦磨损试验数据可知，重熔功率在1 260 W时，试件的耐磨性能最好。

Inconel 718高温合金被广泛用于制造航天发动机等的热端零部件，提高其疲劳性能对于零部件的长期稳定服役意义重大。研究了不同热处理制度对激光选区熔化成形Inconel 718合金微观组织、相分布及疲劳性能的影响。采用电镜和电子背散射衍射仪分析了热处理试样的断口形貌、断口纵剖面应力分布及微观特征，详细阐述了热处理合金的低周疲劳断裂机理。结果表明：相较于成形态，热处理合金内部析出了δ相和γ″、γ′强化相，内部应力得以释放，疲劳性能显著提升。经过均匀化+固溶+双时效热处理后，Inconel 718合金的疲劳循环周次能够达到31990次。基于Orowan强化机制，晶粒内弥散分布的γ″、γ′强化相以及晶界上析出的δ相会阻碍位错滑移，从而延缓基体中微裂纹的扩展，增加疲劳过程中的循环周次。本次试验采用的热处理制度为激光选区熔化成形Inconel 718零部件提供了参考。

采用激光粉末床熔融（LPBF）技术成功制备了TiC颗粒增强Inconel 718复合材料，并研究了TiC含量对Inconel 718复合材料成形质量、微观组织和力学性能的影响。研究结果表明：与Inconel 718高温合金相比，0.5%TiC/Inconel 718和1%TiC/Inconel 718复合材料块体不同表面的粗糙度增加量均控制在5%以内，0.5%TiC/Inconel 718复合材料的内部孔隙数量增加了37.5%，1%TiC/Inconel 718复合材料的内部孔隙数量增加了7.25倍；添加TiC颗粒后，复合材料的致密度降低，1%TiC/Inconel 718复合材料的致密度由Inconel 718的99.70%降低到99.32%；Inconel 718合金及其复合材料的组织均呈外延生长特征，其中复合材料中的TiC颗粒均匀分布于Inconel 718合金基体中；随着TiC含量的增加，复合材料的显微硬度逐渐增大，1%TiC/Inconel 718复合材料的平均显微硬度从Inconel 718高温合金的273 HV逐渐增大到302 HV。与Inconel 718合金相比，1%TiC/Inconel 718复合材料的抗拉强度和屈服强度分别提高了66 MPa和45 MPa。

激光直接沉积技术由于制造尺寸不受限制、材料自由度高，可用于制造大型金属零件，但常规激光直接沉积技术难以同时兼顾打印效率和打印质量，极大地限制了该技术的推广应用。为此，高速激光直接沉积技术成为了研究热点。本文探讨了扫描速度和激光功率对Inconel 718激光直接沉积工艺特性的影响，分析了常规和高速激光直接沉积的表面形貌、组织特征、内部缺陷和力学性能的变化规律，最后指出了将高速激光直接沉积技术应用于三维增材制造中所面临的挑战，为今后高速激光直接沉积技术的发展提供了方向。

单一材料难以满足日益严苛的工业需求，而具备梯度性能的多材料构件应用前景广阔。利用激光直接能量沉积(Laser Directed Energy Deposition，LDED)技术成形了316L/Inconel 718多材料试样，基于有限元生死单元法，建立了LDED成形多材料有限元模型，考虑了LDED成形过程中异质材料热量传输方式，研究了激光功率和扫描速度对316L/Inconel 718界面热行为、界面缺陷演变及界面结合性能的影响规律。研究表明：当成形Inconel 718层的扫描速度由7 mm/s增至20 mm/s时(激光功率为1100 W)，熔池最大温度梯度由6.02×10⁵ ℃/m增至1.19×10⁶ ℃/m；而液相存在时间由0.52 s降至0.125 s，重熔深度由0.45 mm降至0.22 mm。当成形Inconel 718层的激光功率由900 W增至1500 W(扫描速度为10 mm/s)时，最大温度梯度由8.15×10⁵ ℃/m降至6.93×10⁵ ℃/m；液相存在时间由0.3 s增至0.4 s，重熔深度由0.28 mm增至0.48 mm。当激光功率为1100 W，扫描速度为10 mm/s时，模拟结果表明316L/Inconel 718界面结合良好。最后，采用工艺实验验证了模型的准确性。

针对目前激光增材制造Inconel 718成形质量以及力学性能难以控制问题, 采用激光定向能量沉积技术在H11钢表面制备了Inconel 718沉积层, 研究激光沉积工艺参数对沉积层特征、显微硬度的影响。采用正交试验分析了激光功率、扫描速度、送粉速率对沉积层几何形貌、宽高比、稀释率以及显微硬度的影响规律, 并以宽高比、稀释率、显微硬度为目标对工艺参数进行了优化。获得的工艺参数为：激光功率1 800 W, 扫描速度10 mm/s, 送粉速率19.71 g/min。采用优化的工艺参数可在H11钢表面获得质量良好的沉积层。

采用激光诱导共晶反应钎焊技术对Ti6Al4V和Inconel 718异种金属进行焊接,研究了不同热输入下制备的接头的微观组织和力学性能。结果表明:当热输入为48 J/mm时,铌中间层过度熔化,未能有效阻隔Ti6Al4V和Inconel 718的混合,接头中有大量的TixNiy金属间化合物生成,导致接头直接开裂;当热输入降低到40 J/mm时,全厚度未熔化铌中间层的存在成功阻碍了熔池中Ti6Al4V和Inconel 718的混合,并形成两个连接界面,即(Ti,Nb)熔化区界面和Nb/Inconel 718共晶反应钎焊界面,接头中未形成TixNiy金属间化合物且接头的抗拉强度达到了205 MPa;随着热输入进一步降低到34 J/mm时,低的Nb/Inconel 718界面温度导致共晶反应钎焊不能充分进行,形成了明显的未熔合缺陷,接头的抗拉强度仅为103 MPa。

针对在K418薄壁叶片上局部再制造的多层立体成形组织难以调控优化的难点,开展该类合金激光再制造覆层工艺及组织研究。优选三组工艺进行Inconel 718成形试验,观察覆层显微组织,测试其力学性能,对比分析并进行单道多层立体成形试验。成形优化工艺的参数为激光功率为1.2 kW、扫描速度为300 mm/min、送粉速率为25 g/min、气体流速为3 L/min、脉宽为10 ms、占空比为1∶1。试验结果表明:单道覆层与基体形成了良好的冶金结合,高度和宽度分别为1.537 mm、1.414 mm,覆层主要由细小致密的等轴枝晶、定向生长的柱状枝晶和胞状晶组成,覆层显微硬度为263.7~289.7 HV0.2;多层立体成形总高度为3.67 mm,显微硬度范围为284.3~315.5 HV0.2,底层覆层析出Laves、MC和γ″相,弥散强化合金,提高了底部覆层的硬度。

采用激光熔化沉积技术制备了TiC/CaF2/Inconel 718高温合金基高温耐磨自润滑复合材料,对其显微组织、显微硬度及高温干滑动摩擦磨损性能进行了研究,探讨了其高温磨损机理。结果表明:复合材料的显微组织由TiC、CaF2、Cr7C3、γ″-Ni3Nb和γ-(Ni, Fe)构成,原位自生TiC初生相和细小CaF2/TiC共晶弥散分布在被Cr7C3和γ″-Ni3Nb等超细高温相强化的γ-(Ni, Fe)固溶体基体上;复合材料的平均显微硬度为820 HV;与激光熔化沉积Inconel 718对比样相比,复合材料具有良好的高温耐磨性及低且稳定的摩擦因数,复合材料优异的高温摩擦磨损性能源自于其合理的显微组织结构。