采用连续点式锻压激光快速成形技术制备了TA15合金厚壁件，研究了不同退火温度对连续点式锻压激光快速成形TA15合金的显微组织以及室温拉伸力学性能的影响。分析了连续点式锻压塑性变形区大小及所制备TA15合金显微组织的形成机理，解释了退火过程中TA15合金层片组织转变为等轴组织的原因。实验结果表明，随着退火温度的升高，TA15合金退火组织等轴α晶粒体积分数越高，且晶粒尺寸越大，同时退火TA15合金强度降低、塑性升高。

研究了激光快速成形(LRF)Rene 80高温合金厚壁件的凝固组织和裂纹的形成机理。结果表明，激光快速成形Rene 80高温合金的凝固组织为与沉积高度方向平行的定向凝固枝晶组织，由于凝固偏析，MC型碳化物和γ-γ′共晶组织分布于定向凝固组织的枝晶间区域。激光快速成形Rene 80高温合金厚壁件含有许多长度大于10 mm，扩展方向与沉积高度方向平行的宏观裂纹。分析表明，这些裂纹为液化裂纹，其形成原因为：激光快速成形时，紧邻激光熔池的热影响区(HAZ)内沿晶界分布的低熔点γ-γ′共晶组织发生熔化，形成热影响区内沿晶界扩展的晶界液相，在热影响区冷却过程中，由于热影响区内固相的收缩应力作用，沿晶界扩展的固液界面被撕开，从而导致液化裂纹的产生。

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能，以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明，激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能，且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样，其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织，随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出，3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高，其中，与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准，但沿成形件高度方向，出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。

采用激光快速成形方法制备了TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金厚壁件，研究了不同退火温度对激光快速成形TA15钛合金组织和室温拉伸力学性能的影响。结果表明，随着退火温度的升高，粗大β晶内的初生α相板条体积分数减少，而β转变组织体积分数增加，且β转变组织形貌由板条状(β)→层片状(α+β)→细层片状(α+β)转变。力学测试结果表明，经940 ℃/1 h，空冷热处理后，激光快速成形TA15钛合金室温拉伸力学性能达到最优；而当退火温度大于等于970 ℃时，其室温拉伸力学性能大幅度降低，拉伸断口扫描电镜(SEM)照片表明，室温拉伸断裂为脆性断裂。

用激光快速成形(LRF)技术制备304不锈钢拉伸试样，并对试样进行拉伸。利用光学显微镜观察了试样表面显微组织；利用扫描电镜(SEM)观察了试样断口的形貌特征，并用能谱仪(EDS)分析了取样点处的化学成分。结果表明，所制备试样显微组织晶粒细小，具有定向凝固的特征，在成形件内部存在微细观孔洞与裂纹。在拉伸断裂试样中，断口呈现韧性断裂的特征，断口部分区间氧、硅含量较高，形成金属化合物夹杂，使材料的力学性能变差。

基于“光束中空,光内送粉”的专利技术，采用新型光内同轴送粉装置，在45#钢基体上进行变径回转体堆积。分别对变径回转体斜度、Z轴增量及功率进行控制，并分析各自的影响：斜面堆积中倾斜角度与偏移量、扫描速度成正相关，与送粉速度和粉末利用率成负相关，极限倾斜角度与偏移量成正相关，与熔覆层高度成负相关；随着堆积的进行，粉末利用率降低，离焦量变大；在高层熔覆堆积过程中，熔池由三维散热变为二维散热，散热降低，熔池温度上升，应相应减小功率。得到的成型件外观光滑、粗糙度低、成型质量较高，为变截面的三维堆积试验提供参考。

利用Fe314合金粉末在45#钢基体上激光快速成形(LRF)出立体构件,揭示了快速成形的内部层间分布结构,观察了不同成形区域的金相组织,并分析了成形件的力学性能。结果显示,在组织方面,成形体内部各层呈梯子形交错叠加分布,晶体组织以细小致密的等轴晶为主,在底部分布着少量平面晶和粗大柱状晶;在力学性能方面,由于成形体组成相为奥氏体,故整体硬度较低,但塑性、韧性较好。在内部最大残余应力690 MPa情况下未出现微裂纹,表明利用Fe314合金粉末激光快速成形的构件具有良好的抗开裂性能。

以统计学析因设计分组,X射线衍射(XRD)仪进行物相分析,研究了激光快速成形工艺参数对生物陶瓷复合涂层物相组成的影响,并优选出适合生物陶瓷物相生成的工艺参数。结果表明,高功率下涂层中非生物陶瓷相CaO和CaTiO3占优势,低功率下生物陶瓷相磷酸三钙(TCP)大量存在,非生物陶瓷相CaO和CaTiO3消失,激光功率对涂层物相的种类和含量均有影响;高扫描速度(1500 mm/min)下涂层物相由TCP,CaO和CaTiO3组成,其中TCP的含量最大,随扫描速度降低,陶瓷相TCP的含量降低,非陶瓷相CaO和CaTiO3含量增加,扫描速度仅影响涂层物相的含量,而对物相的种类无影响。800 W+500 mm/min的工艺参数下制备的涂层中生物活性成分较多,因此比较适合制备生物陶瓷物复合涂层。

评价了应用激光快速成形(LRF)技术制作纯钛与Noritake Ti-22钛瓷的结合性能。利用商用纯钛粉末、激光快速成形系统和优化的成形工艺参数, 制作纯钛试样, 测量了其热膨胀系数(CTE), 根据ISO9693标准采用三点弯曲方法对钛瓷结合强度进行测试, 并对瓷剥脱后的钛表面进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析。结果表明激光快速成形纯钛的热膨胀系数与铸造纯钛无统计学差异, 且与Noritake Ti-22钛瓷匹配。激光快速成形纯钛与Ti-22钛瓷的分离类型为混合断裂, 包括内聚型和粘附型。钛瓷结合强度大于ISO9693标准所要求的基本值(25 MPa)。激光快速成形技术有望成为加工烤瓷熔附金属修复体的新技术。

建立了激光快速成形(LRF)过程熔池的比色测温系统，分别采用实时跟踪和定点测量两种方式实现了熔池温度和熔池后沿冷却速率(温度梯度)的测量。结果表明，随着激光功率和送粉率的增大，熔池温度升高，熔池后沿冷却速率减小;随着激光扫描速度的增加，熔池温度下降，熔池后沿冷却速率增大。单道多层熔覆和多道搭接熔覆过程温度检测结果发现，随着沉积层数和沉积道数的增加，成形过程呈现热累积效应，即熔池温度逐渐升高，而熔池后沿的冷却速率则呈现完全相反的趋势。