采用激光自熔焊接技术对1 mm厚的304不锈钢圆管进行纵缝对接焊接试验。基于两因素和四水平的控制变量试验，通过光学显微镜、X射线荧光衍射仪和扫描电镜等分析设备获取焊接接头微观测试结果，并以表面成形、显微硬度为指标，获得激光功率为3.5 kW、焊接速度为30 mm/s、离焦量为+2 mm的最佳焊接工艺参数。研究结果显示: 焊缝中心由细小等轴晶奥氏体和树枝状铁素体组成，在焊缝边缘处存在细小的柱状树枝晶区域，这些柱状晶沿着垂直于熔合线的方向生长，且尺寸与焊接热输入成正比。最优工艺参数下热影响区显微硬度达到221 HV，焊缝的显微硬度为214 HV，不同焊接接头对应区域内的显微硬度值与热输入呈负相关性。

以3 mm厚6082-T6铝合金为母材进行激光-MIG复合焊接，研究激光功率与送丝速度对焊缝成形、微观组织及力学性能的影响，并对不同功率下的焊接接头进行气孔缺陷分析。结果表明，在激光功率为1 900 W、送丝速度为4 m/min时，焊缝成形最好，接头显微硬度从母材到焊缝中心呈现先减小后增大的趋势，热影响区处存在软化现象，接头抗拉强度可达313 MPa，延伸率达6.18%。焊缝中心组织为细小等轴晶粒，熔合区为垂直于熔合线生长的柱状晶。另外，随着激光功率的不断增大，接头气孔数量、尺寸及气孔率均随之增大。

采用基于激光诱导熔化极惰性气体保护(melt inert gas, MIG)电弧焊的增材技术，研究了插补沉积和十字交叉沉积两种不同沉积路径对2319铝合金块体组织性能的影响。结果表明：插补沉积的晶粒细小，柱状晶生长方向一致；十字交叉沉积的晶粒粗大，柱状晶生长方向杂乱无章。在力学性能上，插补沉积和十字交叉沉积的平均硬度分别是97.9 HV和89.2 HV，十字交叉沉积下试件的整体硬度分布更均匀。插补沉积试件的强度和塑性具有各向异性，十字交叉沉积试件的强度和塑性具有各向同性。其中，插补沉积试件沿X方向和Y方向的抗拉强度分别为233.58 MPa和275.52 MPa，延伸率分别为6.34%和11.12%。十字交叉沉积试件在XY平面的极限抗拉强度为251.33 MPa，延伸率为7.68%。研究表明，对于铝合金块体的激光诱导MIG增材技术制造，插补沉积试件在Y方向上的整体组织性能优于十字交叉沉积试件。

利用激光熔覆修复方法修复了预置有通槽的5A06铝合金试样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜等对修复试样的显微组织和拉伸性能进行了分析。热影响区中的β相在修复过程中受到热作用,尺寸增大,当线能量达到166.7 J/mm时,β相尺寸增大到1 μm以上。修复区的显微组织由α相、晶粒内部析出的β相及沿α相晶界分布的Al-Si共晶组织构成。当激光功率为1400 W时,未熔合缺陷得到有效抑制,气孔缺陷导致修复区强度和延伸率低于母材。

采用激光熔化沉积技术成形了TC11钛合金，研究了层间停留时间对其组织及性能的影响。结果表明，沉积态试样的宏观组织随层间停留时间的增加由等轴晶向柱状晶转变；在不同层间停留时间下，沉积态试样的内部均为极细α+β网篮组织，因此沉积态试样的力学性能呈高强低塑特征。随着层间停留时间的增加，沉积态试样的宏观层带现象更加明显，室温力学性能的各向异性显著增大，这是因为后续沉积层对已沉积层的表层重熔再沉积和热处理效应导致局部组织粗化、α相比例增加，进而引起沉积方向网篮组织的规律性不均匀。

利用热处理炉对热轧抗拉强度700 MPa级Nb-Ti微合金钢的激光焊接接头进行了回火处理, 研究了回火温度对焊接接头各个微区显微组织和硬度的影响规律。结果表明, 未处理样品焊接接头各个微区的显微组织分别为焊缝区和粗晶区均为板条马氏体; 细晶区和混晶区均为铁素体和M-A组元的混合组织, 但细晶区的显微组织更为精细; 母材的显微组织为铁素体和沿着铁素体晶界分布的碳化物。当回火温度在400～500 ℃之间时, 焊缝区的硬度变化不明显, 均在310 HV左右, 随着回火温度的升高板条马氏体束之间析出的碳化物逐渐增多, 粗晶区的硬度出现明显的降低, 由未处理样品的350 HV降低至315 HV左右; 当回火温度达到550 ℃时, 焊缝区和粗晶区的硬度均出现陡增, 硬度上升幅度约为35 HV左右, 其主要原因为该区域中固溶的Nb、Ti和C元素发生了二次析出提高了其硬度; 当回火温度超过550 ℃至650 ℃时, 焊缝区和粗晶区的硬度均出现了明显的降低, 主要是由于板条马氏体发生了明显的再结晶。在本文所研究的回火温度范围内(400～650 ℃), 回火温度对细晶区和混晶区的组织和硬度影响不明显。

在相同线能量条件下对E36 高强钢和304 奥氏体不锈钢进行了激光对焊。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X 射线仪(XRD)对焊接接头的形貌，金相组织进行了分析，并对焊缝的显微硬度和抗拉强度进行了评价。结果表明：焊接线能量和激光功率密度同时对焊接接头的宏观形貌起着决定性作用。焊接速度对焊接接头的微观晶粒形态影响较大。焊缝主要是由马氏体组织和少量碳化物组成。304 侧熔合区的组织主要是由奥氏体和少量δ -铁素体组成，E36 侧热影响区生成了板条马氏体、贝氏体和铁素体组织。激光功率为1 kW 时，焊缝硬度较其他条件低且拉伸试样在焊缝处断裂，而其他试样均在E36 基体上断裂。

2198-T851铝锂合金是一种密度低、比强度高、耐腐性能和低温性能良好的新型高强铝锂合金。采用6 kW光纤激光器对1.8 mm厚的2198-T851铝锂合金薄板进行对接焊。研究填充Al-Cu系2319焊丝时焊接工艺参数对焊缝成形与焊接热裂纹的影响，观察裂纹形貌，测试接头显微硬度与力学性能，并观察分析断口形貌。结果表明，激光焊接2198铝锂合金填充2319铝铜焊丝时，在合适的激光功率、焊接速度和送丝速度条件下，可获得成形良好、无热裂纹的焊缝，接头抗拉强度272 MPa，伸延率1.6%，断裂发生在焊缝区，呈现韧性断裂特征。

为说明激光直接金属堆积(DMD)成形件的组织与性能特点，进行了2Cr13不锈钢粉末的直接成形实验研究。检测了不同工艺参数组合下单道熔覆、多道搭接和多层堆积的显微组织形貌，测试了2Cr13零件的硬度、耐磨损、拉伸和残余应力等性能。研究表明，单道熔覆的典型组织有柱状、胞状枝晶和等轴晶三种，其相互转化由温度梯度和凝固速率所决定; 由于粉末实时供给，搭接区与预置熔覆有很大不同; 多层堆积枝晶生长表现出一定倾斜性，受扫描方式影响较大; 不同工艺参数下，熔覆层平均硬度为300～550 HV0.2; 当组织为细化的树枝晶时，成形件耐磨损性能可比调质态2Cr13提高一倍以上; 成形件的平均抗拉强度比调质态2Cr13提高30%; 直薄壁墙零件不同位置处残余应力不同，但残余应力水平较低。