为探究热处理温度对316L不锈钢冲击韧性及其各向异性的影响，利用选区激光熔化（SLM）技术制备了不同成形取向的316L冲击构件，并比较了SLM态、1050 ℃热处理态以及1100 ℃热处理态的冲击韧性和微观组织结构。结果表明，按冲击韧性从大到小排列，依次为SLM态、1100 ℃热处理态、1050 ℃热处理态。随着热处理温度的升高，冲击断口的韧窝逐渐增大。对于SLM态，XY-Z样的冲击韧性比XZ-X样和XY-X样更好，但热处理之后XY-Z样的冲击韧性反而最差。同时，热处理之后亚晶组织逐渐消失，夹杂物粗化，晶粒尺寸增大，大角度晶界增加，逐层制备的多层结构被破坏，晶粒织构发生变化，这些微观组织的变化与冲击韧性密切相关。

为了探究复合热源对T4003铁素体不锈钢焊接特性的影响, 采用光纤激光-电弧复合焊接研究了工艺参数对接头形貌和组织性能的影响规律, 优化了工艺参数, 重点分析了焊缝金属和热影响区-40 ℃低温冲击韧性和提升机理。结果表明, 在优化参数下, 复合接头性能优异, 拉伸试样均断裂于母材, 抗拉强度为530 MPa, 且180°横向正弯和背弯试验中均未发现裂纹; 焊缝金属平均冲击吸收功为50 J, 略高于常规电弧接头, 但是热影响区平均冲击吸收功提升显著, 达到32 J, 为电弧接头的3倍, 提升的主要原因在于激光-电弧复合焊接的低热输入降低了热影响区粗晶区晶粒尺寸; 冲击断口形貌表明, 复合接头焊缝金属在终断区尚未出现韧脆转变, 仍然以韧窝为主, 但是热影响区在中部扩展区出现明显的准解理形貌, 开始出现韧脆转变。该研究促进了激光-电弧复合焊接在铁素体不锈钢中的应用。

为了掌握蒸养混凝土的脆性特性, 以脆性系数和冲击韧性为评价指标, 研究了养护温度(20、45、55、65、75 ℃)及矿物掺合料对混凝土脆性的影响, 并通过扫描电子显微镜和压汞仪分析了养护温度和矿物掺合料对混凝土水化产物微结构和孔结构的影响。结果表明, 随着养护温度的升高或养护龄期的延长, 混凝土的脆性系数增大, 且蒸养降低了混凝土的冲击韧性, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料可以改善蒸养混凝土的脆性和抗冲击性能。较高养护温度导致水化产物结晶粗大, 界面过渡区形成微裂缝和基体孔隙率增大, 从而使蒸养混凝土脆性增大, 复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料改善了蒸养混凝土的孔结构和界面过渡区微结构。

开展了440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接试验，研究了焊接速度对焊缝成形和低温冲击韧性的影响规律。结果表明，焊接速度对焊缝成形具有较大影响：焊接速度较小时，焊接热输入较大，熔池易塌陷；焊接速度较大时，由于激光能量密度不足，激光小孔熔透不稳定，焊缝底部易形成驼峰。随着焊接速度增大，440 MPa级船用高强钢激光-电弧复合焊接焊缝的低温冲击韧性呈先增加后降低的趋势：当焊接速度低于1.0 m/min时，焊缝的－40 ℃冲击吸收功较低，小孔型气孔是主要影响因素；当焊接速度为1.2 m/min时，气孔倾向小，焊缝的冲击吸收功达到了175 J；当焊接速度增加到1.5 m/min以上时，贝氏体含量较大，焊缝的低温冲击吸收功下降。

采用选区激光熔化(SLM)技术制备了GH4169冲击韧性试样,并对其微观组织进行观察。结果表明:在优选的SLM工艺参数范围内,成形试样中定向凝固的细化柱状晶组织均匀排列,在功率P=260 W、扫描速度ν=0.9 m/s的条件下,GH4169试样的室温韧性值为43.9 J/cm 2,且随着激光功率和扫描速度的增大,冲击韧性值不断降低,冲击试样断口有明显的穿晶断裂特征。

选择性激光烧结(SLS)是增材制造技术中的一种, 在聚酰胺2200(PA2200)的SLS成形过程中, 大量的粉末没有被烧结, 这部分未烧结粉末的回用对降低成本具有重要意义。然而, 未烧结粉末的性能因成形过程中高温的影响而发生改变, 回用次数对成形件性能的影响规律尚不明确。使用EOS P110 3D打印系统和EOS PA2200粉末系统考察了粉末回用次数对SLS PA2200成形件硬度和冲击韧性的影响。结果表明：随着回用次数增加, 回用粉末的熔点升高；当回用次数超过2次后, 成形件内部未熔粉末和孔洞的数量增多, 成形件韧性和硬度下降；粉末回用次数不超过2次时, 成形件的冲击韧性下降得较少, 硬度得到一定提高。

为了获得性能优良的医学植入体, 需对热处理后的激光选区熔化(SLM)成型零件的性能进行研究。应用拉伸试验机和冲击试验机分别对成型件进行拉伸和冲击实验; 显微硬度计测试CoCrMo合金在不同条件下的硬度差别; 通过金相显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对其表面形貌进行观察, 研究其断裂机理。结果表明: 未处理的SLM成型件具有较高的抗拉强度, 1 200 ℃退火炉冷条件下具有较高的延伸率; 硬度随热处理温度的升高逐渐降低; 冲击功与热处理温度之间呈U型关系; 随热处理温度的升高, 成型件晶粒逐渐变大, 内应力逐渐变低; 1 200 ℃退火条件下的断裂机理为韧性断裂, 这为激光选区熔化成型CoCrMo 合金在医学植入体方面的应用提供了依据。

为了研究激光沉积TA15钛合金不同取样方向对冲击性能的影响, 采用激光沉积制造技术制备了TA15钛合金试样, 并对试样的显微组织、显微硬度、冲击性能等进行研究。实验结果表明, 激光沉积试样宏观组织为垂直并贯穿多个沉积层的粗大β柱状晶, β柱状晶内为典型的网篮状近α钛合金组织, 经850 ℃/1.5 h/AC退火后组织为细长针状形貌, α团束明显减少, 长宽比变大, 双重退火后为稳定近棒状网篮组织; 双重退火, 沉积方向试样的冲击韧性明显高于垂直沉积方向(冲击值提高约25％), 激光沉积成形两种取样方向试样的冲击值均低于锻造基材。两种方向上的冲击断裂方式不同, 沿沉积方向上断裂为半韧性半解理断裂, 沿垂直沉积方向上断裂为脆性解理断裂, 基材为韧性断裂。

针对6 mm厚低合金高强钢, 采用激光-MAG复合焊接方法研究了不同工艺参数时的焊缝热影响区冲击性能。结果表明, 焊缝热影响区组织主要由板条马氏体和针状铁素体组成; 随着激光功率的增加, 焊缝热影响区冲击功呈递增趋势, 当激光功率达到2.4 kW时, 其冲击吸收功增幅趋于平缓, 断裂模式以韧性断裂为主; 随着焊接电流的不断增大, 焊缝热影响区冲击功呈先增大后略降低的趋势, 当焊接电流为240 A时, 焊缝热影响区具有最佳冲击性能, 冲击断口具有明显的韧性断裂特征; 随着焊接速度的提高, 焊缝热影响区冲击吸收功呈不断增大的趋势; 当焊接速度为0.6 m/min时, 脆性断裂倾向明显, 而当焊接速度达到1.0 m/min时, 以韧性断裂为主。

研究了激光修复300M超高强度钢冲击韧性及断裂机理。结果表明, 激光修复300M超高强度钢沉积态的显微组织从修复区顶部到基材区发生了显著变化, 经过热处理后显微组织发生明显均匀化, 修复试样沉积态的冲击韧性为14.3 J/cm2, 远低于300M超高强度钢锻件。经过热处理后, 冲击韧性有了显著地提高, 达到28.3 J/cm2。沉积态试样的断裂方式为准解理断裂, 主裂纹在扩展的过程中横穿马氏体领域, 且在遇到下一个领域时会发生偏转。热处理态试样的断裂方式为韧性断裂。