选择内燃机用Ti2AlNb锻造试样作为测试材料，对其实施送粉激光增材处理并测试不同激光能量密度下的熔覆组织特性，分析试样结合区的力学特性变化。研究结果表明：线能量密度为100 J/mm时，下部基材区形成与锻态基材同样的组织结构；顶部区域中存在对沉积层形成穿透的β柱状晶。下部区域存在等轴形态与片层状两种α相；中部包含了等轴与片层状α相，β相内还存在次生α相，该相数量随线能量密度提高而增长；上部结合区中形成魏氏组织，在β晶粒中存在α片层组织。提高线能量密度后，试样拉伸强度与屈服强度减小，而延伸率变大。线能量密度为100 J/mm时，形成力学性能最优的结合区组织，获得最大拉伸与屈服强度。试样拉伸断口存在剪切唇以及韧窝形貌，发生了韧性断裂。

选区激光熔化中逐行逐层扫描粉末成形的熔道以及熔结表面在很大程度上影响制件质量。从选区激光熔化的工艺原理出发, 得到单行扫描优化的线能量密度范围, 进一步结合平均重熔率对多行扫描熔道搭接的介观表面形貌进行分析, 结果表明, 线能量密度在0.070~0.217 J/mm时, 熔道相对连续、线宽相对均匀; 多行扫描的平均重熔率过小会造成较大表面高度差, 过大会产生裂纹, 平均重熔率为18%~50%时能得到较为平整的熔结表面。

采用激光选区熔化技术（SLM），通过改变工艺参数对比线、体能量密度对TC4钛合金成形质量的影响，结果表明：随着线能量密度的增大，熔道宽度增加，但增加趋势逐渐减小，最后收敛于最大值（122 μm），熔道高度差则从27 μm先减小至18 μm后增大至28 μm。在设定铺粉厚度为30 μm的基础上，考虑松装密度及成形密度，推导出实际铺粉厚度为55 μm，进而修正了体能量密度。通过对比线、体能量密度与成形件表面粗糙度、致密度的关系，发现体能量密度可以作为评估成形品质的工艺参数。

选区激光熔化(SLM)成形过程中, 快速熔化凝固导致复杂的瞬态温度分布, 熔池温度分布和冷却速率大小影响最终的凝固组织, 从而影响零件成形性能。建立三维瞬态有限元模型, 数值模拟GH4169合金单道多层SLM成形过程, 研究瞬态的温度分布、熔池尺寸和冷却速率及不同线能量密度对单道多层SLM成形的影响。结果表明: 线能量密度为170 J/m时, 随着层数的升高, 熔池最高温度、熔池尺寸和热影响区逐渐变大, 上层对下层具有重熔作用; 除第一层冷却速率较低外, 冷却速率随层数的增加而略微升高; 随着线能量密度的增加, 熔池最高温度升高, 熔池尺寸和热影响区变大; 冷却速率随线能量密度的增加而升高。通过成形不同线能量密度的薄壁墙试样, 结合模拟结果进行对比分析, 获得较好的一致性。

选区激光熔化是通过激光扫描粉末使其熔化并重新凝固、以逐层叠加的方式来完成零件直接制造的技术。从Ti6Al4V粉末单层烧结试验出发, 基于工艺参数优化, 得到了Ti6Al4V粉末选区激光熔化的线能量密度指导性区间；以此为基础进行多层烧结, 通过试样断面SEM图像得到了其内部结构, 并结合金相、力学性能测试进行了综合分析。结果表明, 线能量密度为0.35~0.55 J/mm时试样具有较好的力学性能, 弯曲强度为1 111~1 179 MPa, 硬度为220~305 HBW；最后, 在优化的工艺参数下实现了三维成形烧结。

利用选区激光熔化(SLM)技术对S136模具钢粉末进行较优成形工艺参数下的块体成形试验, 试验测定了成形件相对致密度, 分析激光能量密度和熔道搭接率对成型致密度的影响规律。实验结果表明, 在激光功率140 W, 扫描速度550 mm/s, 扫描间距0.08 mm时, 相对致密度超过99%; 在最优相对致密度条件下, S136钢SLM成形线能量密度范围为0.255～0.26 J/mm, 熔道搭接率范围为25.77%～27.93%, 相对致密度与体能量密度之间满足关系式d＝-0.001 76×ψ2＋0.559 87ψ＋53.421 92, 并且体能量密度为159.05 J/mm3, 试件相对致密度到达最大值。

为实现激光非垂直切割高分子材料，建立了激光非垂直切割模型。通过求解阈值能量方程，得到切缝宽度和热影响区(HAZ)宽度随激光线能量、入射角和离焦量的变化规律。在CO2连续激光切割系统上，采用正交试验法，针对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜材料进行切割试验，发现入射角在-57.3°~57.3°范围内、离焦量在-15~15 mm范围内时,切缝宽度和HAZ宽度变化平缓,切割质量良好。结果表明，模型能够很好地预测激光非垂直切割高分子材料时的切缝宽度和HAZ宽度，为激光切割复杂曲面膜片提供了参数指导。

在倒装芯片的单粒子效应防护设计验证中, 重离子在到达器件敏感区前要经过几百微米的衬底材料, 需要计算器件敏感区中离子的线性能量传输(LET)值。采用兰州重离子加速器加速的 55 MeV/μ58Ni离子对基于倒装的 Xilinx公司550万门现场可编程门阵列(FPGA)实现的典型系统的单粒子效应防护设计进行了试验验证, 采用 SRIM、FLUKA和 GEANT等不同方法对试验中的 LET值进行了分析, 同时将 SRIM分析的典型结果与基于磁偏转飞行时间法的试验数据进行了比较, 发现与现有的重离子分析结果有一定差异。因此在防护验证中采用离子 LET作为主要参数的情况下, 应对重离子(尤其是高能段 )的 LET的计算方法进行约定, 以规范试验过程, 增强数据的可比性。

采用CO2激光焊接汽车专用高强钢，得到了性能良好的激光焊接件。为了提高本试验的测量精度，对测量残余应力的小孔法作了必要的修正。使用ANSYS软件对激光焊接残余应力进行了有限元分析，仿真结果与修正后的测试值吻合，在此基础上研究了高强钢激光焊接线能量对残余应力的影响规律。试验结果表明，纵向残余应力在距离焊缝中心约2.5 mm 处达到最大，距离焊缝越远残余应力值越小，并最终达到稳定；在被焊试件前添加引弧板，可以使焊接试件起始段的残余应力分布与稳定段接近，消除了起始段残余应力不稳定的现象；线能量增加，则横向残余应力逐渐增大，而纵向残余应力的最大值减小。

采用选区激光熔化进行钴铬合金成型,是当今牙齿种植体制造的新方法,然而SLM成型试样表面粗糙度的累积效应对于制件的性能具有重要影响。实验首先获得了适于多道成型的单熔道以及相应的工艺参数,在此基础上进行正交实验,研究激光线能量密度(E)、粉末粒度、粉层厚度以及层间扫描策略对于多层成型制件表面粗糙度及致密度的影响规律并进行原因分析。实验结果表明P/V＞1.6时,多层成型试样的成形质量明显改善;粉末层厚是影响多层制件成型质量的最主要因素,在一定范围内线能量密度越大、小颗粒粉末比重越大、粉层厚度越小可以有效降低表面粗糙度和提高致密度;采用层错正交叠加的策略有助于熔池的浸润和铺展从而降低表面粗糙度。