近年来，基于激光增材制造技术的先进结构材料和构件制备及应用取得了重要进展，并由此带动了该技术在金属功能材料制备与调控方面的发展。作为金属功能材料典型代表的形状记忆合金兼具形状记忆、超弹性和弹热效应等新奇特性，这些特性与合金的微观组织、微结构演化高度相关，但难以通过传统制备和表征手段实现精细化调控和实时相变测量，因而通过激光增材制造技术调控微结构并进行原位同步辐射观测成为形状记忆合金性能提升的重要手段。本文综述了基于激光增材制造的形状记忆合金设计、微结构调控、工艺-结构-性能关系以及国内外研究现状，并从技术原理、材料特性、工艺优化、结构调控和原位表征等方面对形状记忆合金激光增材制造研究进展进行了介绍，归纳整理了现阶段激光增材制造形状记忆合金的主要性能。另外，本文介绍了激光增材制造过程的原位X射线衍射表征方法以及该表征方法的典型应用，对增材制造过程中合金的相变动力学测量及单晶原位表征方法进行了梳理，并对该技术的未来发展趋势进行了展望。

Cu-Al-Mn形状记忆合金（SMA）价格低廉并且形状记忆效应和力学性能优异，是一种有望实现大规模工业化应用的智能材料。笔者采用激光选区熔化（SLM）成形了在室温下具有形状记忆效应的Cu-Al-Mn合金，研究了SLM成形Cu-Al-Mn合金的显微组织、相变行为、力学性能及变形行为。结果表明：马氏体类型、有序度和可逆马氏体数量对合金的形状记忆效应具有决定性作用。随着激光功率由175 W增大到325 W，合金的有序度提高，γ1'（2H）含量逐渐增多，DSC曲线放热/吸热峰强度增大，参与马氏体相变的可逆马氏体数目增加，马氏体的择优取向增强，从而导致了合金单程形状记忆效应的改善和显微硬度的增大。同时，室温拉伸曲线上的应力诱发马氏体重取向平台的斜率增加，并且由175 W的不均匀局部变形扩展的变形方式转变为375 W的均匀变形；制备了具有近全致密（99.89%）、近100%单程形状记忆效应、约780 MPa抗拉强度的Cu-Al-Mn合金，为调控Cu-Al-Mn形状记忆合金的相变温度和力学性能提供了一种可行方法。

弹热制冷是一种新型制冷技术，具有解决目前传统制冷剂制冷和蒸汽压缩制冷技术所存在的大部分问题的巨大应用潜力，被认为是最具发展前景的制冷技术之一。它具有环保、高效、节能的优点，在成本、制冷量和效率及可行性等方面具有可观的优势。但弹热器件在形变过程中占用空间大、材料使用寿命低，在实际应用中仍然需要不断改进，因此，实现更加高效环保的固态制冷技术依旧是一个巨大的挑战。本综述归纳整理了弹热材料的原理、种类和器件设计。首先介绍弹热效应的基本原理和表征方法；其次，归纳以镍钛基、铜基、铁基、铁磁体形状记忆合金以及弹性聚合物作为弹热材料实现固态制冷的研究进展和需要解决的问题；最后，对目前研制出的弹热制冷装置进行了归纳分析和讨论。

将不同掺量和不同直径的形状记忆合金(SMA)纤维埋入工程水泥基复合材料(ECC)制得形状记忆合金纤维增强工程水泥基复合材料(SMAF-ECC), 通过单轴循环拉伸试验研究SMA纤维直径和纤维掺量对SMAF-ECC试件拉伸应力-应变关系、残余应变、裂缝宽度和裂缝恢复率的影响。结果表明: 打结形SMA纤维的加入提高了ECC的极限应变和极限抗拉强度; 提高纤维掺量可有效提高SMAF-ECC试件的应变和裂缝恢复率, 试验所得试件的最大应变恢复率和裂缝恢复率分别达到69%和77%; 纤维直径在一定范围内增长, 可以提高应变和裂缝恢复率, 纤维直径过小会导致恢复率减小。研究成果为新型SMAF-ECC试件的推广应用提供了理论依据。

在聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(ECC)中掺入超弹性形状记忆合金纤维(SMAF),可形成具备良好自复位及耗能性能的新型SMAF-ECC。通过三点弯曲循环加载试验, 研究了不同SMAF端头形状和直径下SMAF-ECC梁的自复位和耗能性能。结果表明: 增大SMAF直径可有效提高复合梁耗能能力, 但对自复位性能影响较小, 试验中不同纤维直径造成的挠度自恢复率差异仅为5%; SMAF端头形状对试件自复位及耗能性能影响显著; 打结形端头SMAF锚固性能最佳, 卸载后试件主裂缝宽度显著减小, 挠度自恢复率达到70%以上, 试验曲线具有明显的旗帜形耗能特性。

采用激光选区熔化(SLM)技术制备了具有不同杆径的NiTi体心立方(BCC)点阵结构，分析了其成形质量及相变行为，通过有限元分析与实验探究了杆径对一阶固有频率以及结构阻尼的影响。结果表明：杆径对BCC结构的一阶固有频率及结构阻尼有重要影响；杆径增加会使结构的整体刚性增大，一阶模态随之上升，这为通过调控杆径实现多频段减振性能提供了依据；杆径减小导致NiTi点阵的相变温度与孔隙率降低，而相变温度降低与孔隙数量减少会使材料阻尼降低，从而导致低杆径下NiTi合金BCC点阵结构的结构阻尼显著下降。

激光选区熔化（SLM）增材制造技术为NiTi形状记忆合金复杂结构件的制造开辟了新途径，已成为智能材料领域的研究热点之一。本课题组采用光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射仪、差式扫描量热仪、万能材料试验机等，重点研究了扫描间距h对SLM成形NiTi合金相对密度、组织结构、相变行为及力学性能的影响。结果表明：线能量密度在100~250 J/m范围内时，可以获得连续且稳定的单熔道试样；随着扫描间距h从115 μm减小到64 μm，SLM成形的NiTi合金块体中的NiTi（B2）相含量有所减少，相对密度增大，表面粗糙度减小，相变温度M_s呈逐渐升高的趋势。扫描间距h=77 μm时成形的NiTi块体试样的综合性能最佳：相对密度为98.5%，抗压强度和抗拉强度分别为3351 MPa和839 MPa，第1次压缩循环后的可回复应变为5.99%，应变回复率高达97%，第10、第20次压缩循环后的可回复应变分别为5.77%和5.75%。

振动能量在自然界中广泛存在，利用智能材料收集振动能量为微电子系统供电是新能源领域的发展趋势。该文利用新型智能材料磁控形状记忆合金(MSMA)的逆效应研究设计了一种基于悬臂梁式的MSMA振动能量采集器，对采集器的各部分结构进行理论分析和系统设计，并建立了振动能量采集器的结构模型。利用ANSYS软件对磁场进行有限元分析，验证了磁场回路和磁感应强度满足采集振动能量的要求。在此基础上，研制了采集器样机，并通过搭建实验平台对采集器进行实验测试，结果表明，该悬臂梁式MSMA振动能量采集器具有较宽的振动能量采集频带，输出电压可达220 mV，为振动能量的收集利用提供了参考依据。

基于激光选区熔化(SLM)工艺制备了一种具有高致密度、高强度和高硬度的Cu-13.5Al-4Ni-0.5Ti形状记忆合金试样。对试样的微观组织进行分析表征,并研究了其在室温和300 ℃下的拉伸性能。结果表明:当激光能量密度约为110 J·mm ^-3时,试样的相对密度最大,超过99.5%;试样微观组织中平行延伸的板条状马氏体横跨熔化道生长,晶粒平均尺寸约为43 μm,与铸造试样相比,晶粒得到明显细化;试样在常温下的抗拉强度为(541±26) MPa,断后伸长率为(7.63±0.39)%;在300 ℃下的抗拉强度提高至(611±9) MPa,断后伸长率提高至(10.78±1.87)%,该合金在高温领域具有一定的应用潜力。

为制备低残余应力涂层, 在304不锈钢表面激光熔覆Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层。采用ANSYSTM有限元分析软件分析其应力场, 利用机械钻孔法测量相同工艺条件下的激光熔覆试样的残余应力分布特性对模拟结果进行验证, 并采用XRD分析Fe-Mn-Si记忆合金涂层低残余应力机理。结果表明, 激光熔覆产生的应力诱发Fe-Mn-Si记忆合金各涂层γ→ε马氏体转变, 将残余应力释放, 得到低残余应力涂层。在受到各道激光照射(光斑接近至远离)过程中产生的热应力交替呈现为“拉-压-拉”应力状态, 越远离激光热源中心, 热应力越小; 冷却完成后, 激光涂层上残余应力表现为拉应力, 最大应力位于基体与涂层交界处; 在垂直与平行于激光熔覆两个方向上, 涂层中的残余应力均呈现两侧大中间小的分布规律, 在厚度方向上, 熔覆涂层表面至涂层中心残余拉应力逐渐增加到最大值后, 过涂层中心至熔化边界残余拉应力的数值开始逐渐降低, 过涂层边界后, 基体承受压应力并逐渐趋于零应力应力状态。