钛合金具有优异的综合性能而被广泛应用于航天、航空、化工、海洋等领域。采用激光熔化沉积技术制备TC4钛合金，研究了成形设备最优光粉匹配，建立了基于熔覆层宏观形貌、稀释率、形状系数等约束条件的成形工艺参数优选方法，通过建立熔覆层临界搭接率模型并通过单因素试验，获得了熔覆层搭接率优选范围。采用优选的工艺参数组合进行TC4钛合金成形，并对其组织和性能进行评价。结果表明：TC4钛合金沉积态低倍组织主要由外延生长的粗大β柱状晶和连续晶间α相组成，其晶内组织主要为针状马氏体α′相，扫描电镜下微观组织内部弥散分布颗粒状次生α相。沉积态纵向显微硬度略大于横向显微硬度，横向抗拉强度和屈服强度均高于纵向而延伸率略低于纵向。横向拉伸断口表现为沿晶断裂特征，纵向拉伸断口表现为塑性断裂特征。采用优选的工艺参数成形得到的TC4钛合金沉积态力学性能优于SAE AMS 4999A标准规定的性能。

采用不同的扫描策略，通过激光熔化沉积技术制备出TC4钛合金。通过光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电子万能材料试验机研究了扫描策略对TC4钛合金组织和性能的影响，利用X射线衍射法对TC4合金XOZ平面残余应力的演变和分布进行分析。结果表明，扫描策略影响了网篮组织的形态，进而影响了TC4合金的力学性能。TC4样品在回旋扫描策略下的拉伸强度和屈服强度最大，分别为1251.7 MPa和1250.0 MPa，而在单向扫描策略下TC4样品的拉伸强度和屈服强度最小，分别为991.5 MPa和1010.9 MPa。残余应力在不同扫描策略下的变化很大，其中，分区回旋扫描所得试样的测试结果分布更均匀。不同扫描策略所得试样的总体应力水平排序依次为分区回旋扫描、往复扫描、回旋扫描、单向扫描。

在相同线能量条件下对E36 高强钢和304 奥氏体不锈钢进行了激光对焊。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X 射线仪(XRD)对焊接接头的形貌，金相组织进行了分析，并对焊缝的显微硬度和抗拉强度进行了评价。结果表明：焊接线能量和激光功率密度同时对焊接接头的宏观形貌起着决定性作用。焊接速度对焊接接头的微观晶粒形态影响较大。焊缝主要是由马氏体组织和少量碳化物组成。304 侧熔合区的组织主要是由奥氏体和少量δ -铁素体组成，E36 侧热影响区生成了板条马氏体、贝氏体和铁素体组织。激光功率为1 kW 时，焊缝硬度较其他条件低且拉伸试样在焊缝处断裂，而其他试样均在E36 基体上断裂。

进行了2Cr13不锈钢表面激光熔覆镍包纳米氧化铝的实验。使用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散谱仪(EDAX)、显微硬度仪等设备检测了涂层表面、横截面的显微组织和涂层的硬度、耐磨损等性能,分析了加入纳米氧化铝粒子后对涂层组织和性能的影响。研究结果表明,激光熔覆可获得致密的Fe-Ni(Cr)合金和Al2O3粒子复合涂层。其中,纳米氧化铝粒子弥散分布在微细合金晶粒之间,并与合金晶粒一起形成了胞状树枝晶结构。纳米氧化铝粒子的加入增加了基质金属的成核率,起到了细晶强化以及弥散强化的作用,使得复合涂层的机械性能大幅度提高。复合涂层的平均硬度为700HV0.2,比基体提高了1.5倍,耐磨损性能比淬火态基体提高了1.25倍。

本文主要通过在H13钢上用大功率CO2激光束进行堆焊,阐述了激光堆焊工艺变化对堆焊组织和性能的影响,在本试验条件下,得到了高密度弥散金属化合物组织的激光堆焊层,平均硬度为HV800,与基体呈冶金结合,耐磨性比H13模具钢提高149%.