TC4双相钛合金在相变温度附近易发生β相变及有序化转变，在激光熔覆过程中多次热循环作用会导致组织发生复杂转变。针对TC4钛合金激光熔覆组织力学性能不均匀问题，采用热模拟试验机，对TC4钛合金进行了热循环测试，探究了热循环的峰值温度、冷却速率对其组织转变及力学性能的影响。结果表明：在快速升温的热循环条件下，当峰值温度低于960 ℃时，材料内部发生组织粗化，随着温度的升高，一次相长宽比增大；当峰值温度达到1100 ℃时，晶界处亚稳β相发生同素异构转变和有序化相变，生成Ti₃Al有序相，一次相长宽比减小，组织细化，硬度和裂纹敏感性显著增加；当冷却速率增加时，相变类型由亚稳β相的同素异构转变为马氏体型，一次相形貌由层片状转为针状，材料硬度逐步趋于稳定，但当冷却速率大于12 ℃/s时，由于Ti₃Al的生成，材料硬度略微升高，剪切试验测得材料脆性增加。

采用等离子喷涂法在碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料(SiCf/SiC-CMCs)表面制备了Si/(Yb1-xYx)2Si2O7/LaMgAl11O19(x=0、0.5)热/环境障涂层(T/EBCs)体系。通过SEM、EDS和XRD等测试方法研究了不同组成的T/EBCs体系在1 300 ℃下的热循环性能和抗水氧腐蚀性能, 进而探讨了热循环失效和水氧腐蚀失效机理。结果表明, 在T/EBCs体系中, Si/Yb2Si2O7/LMA涂层体系的热循环寿命为403次, 抗水氧腐蚀性能为50 h, Si/YbYSi2O7/LMA体系的热循环寿命降低至277次, 而水氧腐蚀性能提高至80 h。YbYSi2O7与LMA之间较大的热失配应力以及层间含Al化合物或固溶体的生成是Si/YbYSi2O7/LMA热循环寿命降低的主要原因; YbYSi2O7-EBCs层较少的杂质氧化物减少了与水反应生成挥发性物质的几率, 提高了Si/YbYSi2O7/LMA的抗水氧腐蚀能力。

在芯片紧密度、功耗都在增加的微电子封装领域, FBGA封装在同体积下有较大的存储容量。基于有限元和正交法, 进行了FBGA焊点热循环载荷下的可靠性分析, 并进行了更稳健的焊点结构参数优化设计。结果表明, 焊点阵列对FBGA结构热可靠性有重要影响; 优化方案组合为12×12焊点阵列, 焊点径向尺寸为0.42 mm, 焊点高度为0.38 mm, 焊点间距为0.6 mm。经过优化验证, 该优化方案的等效塑性应变范围较原始设计方案降低了89.92%, 信噪比提高到17.72 dB, 实现了焊点参数优化目标。

引线成形技术是高可靠性电子元器件适应热循环、振动等恶劣环境的有效手段。基于典型大尺寸CQFP64封装及有限元方法, 文章开展了“Ω”型引线成形研究。在热循环条件下, 分析成形参数对封装引线和焊料等效应力的影响规律, 进而提出较优的成形参数组合并进行对应的焊点疲劳寿命预计。结果表明, “Ω”型引线成形对温度应力的释放能力较“Z”型引线成形更弱, 但仍能满足使用要求。

热源类型、工艺参数及产生的温度场分布、热循环特性等对激光熔覆成形件组织和性能有重要影响。中空环形激光熔覆技术因其采用光内送粉,具有光粉全程耦合、粉末集束性好、熔池温度分布均匀等特点,利于获得表面光洁、组织性能良好的成形件。为深入研究熔覆过程中的温度场特性及其对组织性能的影响规律,构建了中空环形热源数学模型,获得其理论解析式,其后通过测定熔池尺寸以及光斑尺寸确定模型参数,最后利用ABAQUS软件模拟中空环形热源移动时的温度场分布及热循环曲线。结果表明,实验测试的温度场分布与模拟分析一致,热循环模拟曲线也与实测值高度吻合,由此可得该中空环形热源模型有较好的精度和适用性。

在30CrMnSiNi2A高强钢基体上进行多层激光熔覆,研究各层熔覆热循环对基体组织与力学性能的影响。结果表明:在组织方面,熔覆盖面层时均对基体重新淬硬,由于已沉积熔覆层会吸收激光热量,故基体淬硬深度会随着层数的增加而逐渐减小,淬硬深度减小至对基体不能完全奥氏体化时,出现了不完全淬硬现象;继续增加熔覆层数,熔覆层不再重新淬硬基体,产生了回火作用。多层熔覆时每一层均对基体有回火作用,随着层数的增加,基体马氏体板条束间残余奥氏体首先分解,接着碳化物逐渐析出,马氏体板条粗化变宽、块状化,直至板条状马氏体特征消失,完全转变为索氏体组织。在力学性能方面,随着层数增加,基体热影响区试样变化趋势为抗拉强度逐渐降低、冲击韧性逐渐升高。由于激光快速加热,首层熔覆对基体回火残余奥氏体分解不明显,次层或后续层熔覆对基体残余奥氏体产生明显的分解作用,故残余奥氏体相减少,造成拉伸延伸率、冲击韧性均略有降低。随着熔覆层数增加,基体热影响区拉伸延伸率增加,拉伸断裂沿高温回火区启裂、扩展;熔覆层数继续增加,直至对基体产生不完全淬火时,拉伸断裂可分别在不完全淬火区、高温回火区多点启裂、扩展,拉伸塑性变形协调性下降,造成基体热影响区试样延伸率显著下降。

采用激光选区熔化技术制备TC4钛合金, 发现激光选区熔化制备TC4合金微观组织转变与其热历史密切相关。由于极大的温度梯度, 成形TC4微观组织主要为马氏体α′相, 随着取样高度增加, 微观组织遵循如下演变规律：粗大的板条状马氏体α′相—针状马氏体α′相—细小的Z字形分布马氏体α′相。此外, 根据尺寸和生成次序, 马氏体相α′可进一步细分为初生α′相、二次α′相、三次α′相和四次α′相, 且随着取样高度的增加, 次生相的尺寸减小, 数量减少。次生相的生成和转变主要受热循环的影响, 不同高度处试样经历热循环次数不同, 导致马氏体相的组成和含量差异。

采用高沉积率激光熔覆沉积技术制备了GH4169合金试样, 研究了沉积率为2.2 kg/h时GH4169合金的微观组织和拉伸断裂机制。结果表明：高沉积率激光熔覆沉积GH4169合金沉积态试样的析出相主要包括Laves相、针状δ相及不均匀分布的γ″和γ′强化相。拉伸测试结果表明, 沉积态GH4169高温合金的塑性和强度均低于锻件标准。

利用激光成型技术制备了Fe基合金样品,研究了激光扫描速度对成型的Fe基合金组织与晶化行为的影响。结果表明,在一定激光功率下,随着扫描速度的增大,熔化区和热影响区内均发生了大面积的晶化,熔化区内的析出相的形貌和尺寸未发生明显的变化,而热影响区内的析出相的尺寸不断减小。采用Marc有限元软件模拟了激光快速成型过程,得到了各扫描速度下合金的熔化区和热影响区内的热循环曲线,分析了Fe基合金未能获得非晶相的原因。