采用高功率光纤激光对铜铪合金和低碳钢进行焊接,基于熔池快速凝固保留小孔法对比研究了小孔的形貌特征。结果表明:两种材料中均可保留小孔,孔口直径明显比光斑直径大;在铜铪合金中,孔口形貌呈现为大小圆环相交的“葫芦”状,位于焊接前方的小圆环直径与光斑直径相当,大圆环的直径在毫米量级;在低碳钢中可保留小孔的激光出光时间极短,其熔池凝固时间较长,且仅保留了小孔的大圆环区域。进一步的分析表明,焊接过程中的孔口形貌可分为激光直接作用区(直径与光斑直径相当)和蒸气压力维持区(直径在毫米量级);在数值模拟中构建激光焊接热源模型时应参考小孔的形貌特征。

光学器件和光学测量系统的关键部件主要通过超精密加工制造。铝合金具有很多优势，通常用于光子产业。光学领域对铝合金使用和需求的不断增加，促进了在铸造过程中采用快速凝固技术对铝合金等级重新改良的发展。优异的微观结构和改进的机械和物理性能是新型铝合金等级的特点。目前主要问题在于采用金刚石车削时，由于在切削性方面缺乏对铝合金性能的充分研究，导致机械加工数据库非常有限。本文通过改变金刚石的切削参数，测量切齿安装距超过4 km时金刚石刀具的磨损，研究了快速凝固铝合金RSA 905的切削性能。改变的机械加工参数为切削速度、进给速度和切削深度。结果表明切削速度对金刚石刀具的磨损影响最大。主轴转速为500 rpm、进给速度为25 mm/min、切削深度为15 μm时，刀具磨损达到最大值122 μm; 主轴转速为1 750 rpm、进给速度为5 mm/min、切削深度为5 μm时，刀具磨损达到最小值245 μm。通常，较高的切削速度、较低的进给速度和较短的切削深度的组合可以减少金刚石刀具磨损。建立了模型统计以分析金刚石刀具磨损。通过该模型可以生成磨损图，从而确定切削参数产生最小磨损的区域。结果证明，快速凝固铝是更好的选择，为机械工程师使用这种材料提供了参考。

采用单辊旋淬法制备了快速凝固Cu-1.5%Be合金(Be质量分数1.5%)薄带。根据热传输平衡方程对快速凝固冷却速率进行了估算，并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对该合金的微观结构及相选择进行了分析。结果表明：当辊面线速度在29.93~39.19 m/s范围内时，合金冷却速率可达到9.80×105~1.63×106 K/s；随着辊轮转速的提高和喷注气压的减小，合金条带厚度和晶粒度逐渐变小；随着冷却速率的增加，溶质截留效果显著，合金相结构由复相向单相转变，当辊面线速度达到34.54 m/s时,Cu-1.5%Be合金可形成过饱和的α-Cu固溶体组织，且组织细小均匀，可获得纳米晶；条带横断面显微组织由接近辊面一侧的细小等轴晶区、中间的柱状晶区和靠近自由表面的等轴晶区组成。

采用激光逐层熔化沉积工艺制备出了DZ408高温合金板状试样，分析了其激光沉积态及热处理后的显微组织，测试合金的室温拉伸力学性能并分析了其断裂机理。结果表明，激光熔化沉积(LMD) DZ408镍基高温合金沿沉积方向具有快速凝固定向生长微细柱晶组织，其一次枝晶间距约为26 μm、二次枝晶间距约为8 μm，但在枝晶尺度范围内仍存在较明显的元素枝晶偏析，枝晶间γ′尺寸大于枝晶干。顶层沉积层由定向生长微细树枝晶和非定向树枝晶组成，相遇处由于合金液补缩不足产生疏松。在激光沉积过程中选择足够的重熔率，将非定向自由生长树枝晶层和疏松区重熔，是获得致密定向微细柱状晶的必要条件。经过后续热处理，测试合金的室温抗拉强度为1507 MPa，延伸率为14.5%。

采用激光快速凝固法制备织构化(b轴择优取向)的二钛酸钡(BaTi2O5)铁电陶瓷，使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析晶相构成及显微组织，利用精密阻抗分析仪测试介电性能。结果表明，激光快速凝固制备BaTi2O5为高纯单斜相，具有较高致密度(相对密度大于95.1%)和择优取向度(0.34～0.48)，其居里相变温度(Tc)约为443 ℃，居里温度点的最大介电常数(εmax)约为6000(100 kHz)，居里外斯温度(T0)为410 ℃，居里外斯常数(C)为2.08×105 K。

利用激光快速熔凝技术对DD2单晶合金在超高温度梯度和快速凝固条件下的组织形态和元素的微观偏析行为进行了研究。实验结果表明激光重熔后微观组织较铸态组织显著细化,枝晶间析出相被抑制,合金元素的微观偏析行为大为改善。

研究表明激光熔敷快速凝固产生的镁铝非平衡合金在组织组成,各组分相对含量和固溶度等方面均与相应的平衡合金有很大差别;改变激光工艺参数可以控制合金显微组织、提高固溶度极限,获得预期的表面合金层。