针对曲面激光增材制造钛/铝异质材料温度场和熔池形貌的调控难题，采用有限元模拟方法，对激光定向能量沉积（LDED）钛/铝异质材料起始及稳态沉积过程进行数值模拟，通过控制变量研究了激光功率、扫描速度对熔池形貌、宽深比及温度场的影响规律，并进行了实验验证。研究结果表明：LDED成形钛/铝异质材料的熔池热行为、形貌等随激光参数发生显著变化，当扫描速度为0.32 rad/s时，随着激光功率从1400 W增至2300 W，熔池最高温度从1525.5 ℃升至3289.8 ℃，熔池的体积从1.16 mm³增至7.73 mm³，熔池宽深比与激光体能量密度呈负相关。当激光功率为2000 W，扫描速度为0.32 rad/s时，Al-Ti异质材料层的熔池宽深比最大，为1.84，起始堆积Ti层的宽深比次之，为1.42，稳定堆积Ti层的宽深比最小，为1.22。实验得到的熔池宽度为0.61 mm，熔池形貌与有限元模拟熔池形貌吻合良好。

针对高强铝合金利用选区激光熔化技术成形困难的问题，基于ANSYS软件进行有限元分析研究激光选区熔化变形铝合金，揭示了成形过程中温度场分布与基本特征，并通过温度分布云图研究了扫描道的温度梯度变化。同时，研究了激光功率和扫描速度对熔池热行为的影响，借助仿真研究了扫描工艺参数对熔池形态变化的影响规律。结果发现：在仿真成形过程中，熔池尺寸与扫描速度呈非线性变化关系，与激光输入的线能量密度呈正相关，随着能量密度的增加，尺寸增加。通过试验对该模拟结果进行验证，此研究可以为后续的成形分析提供理论参考。

单一材料难以满足日益严苛的工业需求，而具备梯度性能的多材料构件应用前景广阔。利用激光直接能量沉积(Laser Directed Energy Deposition，LDED)技术成形了316L/Inconel 718多材料试样，基于有限元生死单元法，建立了LDED成形多材料有限元模型，考虑了LDED成形过程中异质材料热量传输方式，研究了激光功率和扫描速度对316L/Inconel 718界面热行为、界面缺陷演变及界面结合性能的影响规律。研究表明：当成形Inconel 718层的扫描速度由7 mm/s增至20 mm/s时(激光功率为1100 W)，熔池最大温度梯度由6.02×10⁵ ℃/m增至1.19×10⁶ ℃/m；而液相存在时间由0.52 s降至0.125 s，重熔深度由0.45 mm降至0.22 mm。当成形Inconel 718层的激光功率由900 W增至1500 W(扫描速度为10 mm/s)时，最大温度梯度由8.15×10⁵ ℃/m降至6.93×10⁵ ℃/m；液相存在时间由0.3 s增至0.4 s，重熔深度由0.28 mm增至0.48 mm。当激光功率为1100 W，扫描速度为10 mm/s时，模拟结果表明316L/Inconel 718界面结合良好。最后，采用工艺实验验证了模型的准确性。

尼龙6是一种多晶型的半结晶高聚物。 实验采用蒸沉法制备出尼龙6, 首先通过XRD和FTIR的手段进行表征, 与采用沸水处理的尼龙6样品表征结果对比, 确定其为γ晶型, 然后在130～211 ℃的温度范围内进行热处理, 通过DSC研究其在低于熔点热处理时的整个热行为变化过程, 并运用FTIR观察其在不同条件下热处理发生的晶型变化。 发现蒸沉法制备的γ晶型尼龙6随着热处理温度的升高, 整体结晶完善度以及晶片厚度随着处理温度的升高而增加。 而且在这个过程中, 样品厚度不同的晶片在不同温度下发生了γ晶型向α晶型的转化, 最终在接近熔点(211 ℃)热处理时, 样品变为以α晶型为主。

国家863计划(2009AA032704)和中国科学院“计划”资助课题。

国家自然科学基金(50528506)、中国科学院计划和瞬态光学与光子技术国家重点实验室开放基金资助课题。

建立了激光快速成形(LRF)过程熔池的比色测温系统，分别采用实时跟踪和定点测量两种方式实现了熔池温度和熔池后沿冷却速率(温度梯度)的测量。结果表明，随着激光功率和送粉率的增大，熔池温度升高，熔池后沿冷却速率减小;随着激光扫描速度的增加，熔池温度下降，熔池后沿冷却速率增大。单道多层熔覆和多道搭接熔覆过程温度检测结果发现，随着沉积层数和沉积道数的增加，成形过程呈现热累积效应，即熔池温度逐渐升高，而熔池后沿的冷却速率则呈现完全相反的趋势。