激光选区熔化技术相比传统材料加工技术具有成形速度快且能够成形复杂零件的优势。采用球磨法制备了GNPs/AlSi10Mg复合粉末，采用激光选区熔化技术成形了石墨烯纳米片（GNPs）含量不同的GNPs/AlSi10Mg复合材料，GNPs的质量分数分别为0、0.1%、0.3%、0.5%。研究了不同GNPs含量对复合材料微观组织和力学性能的影响，揭示了GNPs强化AlSi10Mg的机理。结果表明：激光选区熔化成形的AlSi10Mg合金的择优取向为〈100〉；GNPs的添加不会改变GNPs/AlSi10Mg复合材料的择优取向，但会降低复合材料中大角度晶界的比例。不同含量的GNPs/AlSi10Mg复合材料的相组成均为α-Al相和共晶硅相；随着GNPs含量增加，复合材料的硬度呈增大趋势，最大为168 HV；随着GNPs含量增加，缺陷增加，复合材料的极限抗拉强度、屈服强度和延伸率由0.1%GNPs/AlSi10Mg的（417±4）MPa、（254±5）MPa和（8.4±0.14）%降低到0.5%GNPs/AlSi10Mg的（224±6）MPa、（150±3）MPa和（4.0±0.45）%；激光选区熔化成形0.1%GNPs/AlSi10Mg复合材料的强化主要是由热错配强化和载荷转移强化协同作用控制的。

It is well-known that grain refiners can tailor the microstructure and enhance the mechanical properties of titanium alloys fabricated by additive manufacturing (AM). However, the intrinsic mechanisms of Ni addition on AM-built Ti–6Al–4V alloy is not well established. This limits its industrial applications. This work systematically investigated the influence of Ni additive on Ti–6Al–4V alloy fabricated by laser aided additive manufacturing (LAAM). The results showed that Ni addition yields three key effects on the microstructural evolution of LAAM-built Ti–6Al–4V alloy. (a) Ni additive remarkably refines the prior-β grains, which is due to the widened solidification range. As the Ni addition increased from 0 to 2.5 wt. %, the major-axis length and aspect ratio of the prior-β grains reduced from over 1500 μm and 7 to 97.7 μm and 1.46, respectively. (b) Ni additive can discernibly induce the formation of globular α phase, which is attributed to the enhanced concentration gradient between the β and α phases. This is the driving force of globularization according to the termination mass transfer theory. The aspect ratio of the α laths decreased from 4.14 to 2.79 as the Ni addition increased from 0 to 2.5 wt. %. (c) Ni as a well-known β-stabilizer and it can remarkably increase the volume fraction of β phase. Room-temperature tensile results demonstrated an increase in mechanical strength and an almost linearly decreasing elongation with increasing Ni addition. A modified mathematical model was used to quantitatively analyze the strengthening mechanism. It was evident from the results that the α lath phase and the solid solutes contribute the most to the overall yield strength of the LAAM-built Ti–6Al–4V–xNi alloys in this work. Furthermore, the decrease in elongation with increasing Ni addition is due to the deterioration in deformability of the β phase caused by a large amount of solid-solution Ni atoms. These findings can accelerate the development of additively manufactured titanium alloys.

通过球磨混粉的方式在316L不锈钢3D打印专用粉体表面引入纳米V8C7颗粒,利用选区激光熔化(SLM)技术制备了V8C7/316L复合材料试样及点阵结构件。在优化的SLM工艺参数下获得的复合材料实体件的致密度高达99.4%;在激光熔化-凝固过程中,V8C7通过分解-析出机制生成的VCx增强相成为纳米级形核质点,其在细化奥氏体相晶粒的同时沿奥氏体晶界分布,可以阻止奥氏体晶粒在快速凝固过程中的长大;纳米尺度的VCx增强相及超细的近等轴晶金属基体均有助于大幅提升增材制造V8C7/316L结构的比强度。

探究了深冷激光喷丸(CLP)对2024-T351铝合金微观组织的影响及其强化机理,利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征了2024-T351铝合金微观组织的演变规律。结果表明:相比于室温激光喷丸(RT-LP),CLP具有更加显著的晶粒细化效果,并在试样中产生了高密度位错以及更多、更细且均匀分布的黑色球状第二相,该相为S相(Al2CuMg);CLP试样的微观组织在深度方向上呈不同形貌的梯度分布,并且其基体层的微观组织优于RT-LP试样基体层的微观组织。CLP的强化机制主要包括两方面:一是深冷环境抑制位错的动态回复,并降低热激活能,从而促进了细化晶粒和第二相对位错的阻碍作用;二是深冷环境下试样的体积收缩效应产生的塑性变形和内应力,它们会产生显著的组织强化效果。

以铁水脱硫渣作为研究对象, 利用铁水脱硫渣作为橡胶填料取代部分炭黑与丁苯橡胶进行复合, 制备铁水脱硫渣/丁苯橡胶。 利用多种方法测试铁水脱硫渣/丁苯橡胶的性能, 采用傅里叶变换红外光谱仪测试硫化过程中不同阶段铁水脱硫渣的结构组成。 结果表明: 利用铁水脱硫渣部分替代炭黑, 可达到补强效果与降低补强剂成本的目的。 铁水脱硫渣/丁苯橡胶的正硫化时间(t90)为25.08 min, 其焦烧期为0~15 min、 热硫化期15~25 min和硫化平坦期25~45 min。 在焦烧期铁水脱硫渣可以提供碱环境, 利于增加丁苯橡胶流动性; 在热硫化期与硫化平坦期, 铁水脱硫渣中Ca2SiO4能够持续加速发生水化反应生成C—S—H凝胶, 达到对丁苯橡胶补强的效果。 另外, 铁水脱硫渣可以避免铁水脱硫渣/丁苯橡胶过硫化期的出现。

引入了强化系数描述多层膜结构的强化机制。强调了多层膜结构的强化是由于界面位错的约束和界面位错的聚集, 而弱化则是由于层内位错做层间运动引起的。在经典力学框架内, 把描述位错运动的Seeger方程化为带有固定力矩的摆方程。用Jacobian椭圆函数解析地刻划了扰动系统和无扰动系统的相平面特征; 并在相空间密度均匀分布的假设下, 利用相面积概念导出了多层膜结构的强化系数。结果表明, 当层内应力场小于界面位错约束时材料被强化。

对TC11钛合金标准疲劳试件进行激光喷丸处理，利用高周振动疲劳试验验证强化效果，通过断口观察分析疲劳机理，再从微观组织、残余应力和显微硬度等方面分析激光喷丸提高TC11钛合金疲劳性能的强化机制。试验结果表明，强化后疲劳试件的疲劳极限由483 MPa提高到593 MPa；强化试件的裂纹源位于次表层深0.2 mm处，平坦区扩大，快速扩展区产生大量二次裂纹和排列紧密的疲劳条带。表层发生较高程度细化，形成尺寸为40~80 nm的纳米晶；并引入高数值残余压应力，表面残余应力达-591.5 MPa，其塑性变形层深度达1 mm，且表面硬度提高19%。TC11钛合金标准疲劳试件强化后疲劳强度提高主要是因为高程度组织细化和高数值残余压应力的综合作用，进而阻碍裂纹萌生和降低扩展速率。

报道了用化学处理方法提高光学材料的抗激光破坏强度实验结果, 化学处理使K9和K2玻璃的激光损伤阈值分别提高3倍和4倍, 对晶体和熔石英的化学处理也取得了较好的效果。 并对加固机理作了分析。