激光选区熔化GH4169合金粉末的循环使用可以显著降低制备成本、缩短生产周期。但是，利用循环使用的合金粉末，通过激光选区熔化技术成形的部件在组织、缺陷、性能行为上均存在差异。研究了不同循环使用次数下GH4169合金粉末的组织、缺陷及粒径分布等特征对成形件热处理态组织和相分布、拉伸行为及变形机制的影响。分析了循环使用后的粉末形貌和粒径分布、热处理试样的断口形貌、断口纵剖面组织和断口附近透射组织特征，详细阐述了拉伸断裂方式和强韧化机制。结果表明：粉末多次循环使用后平均粒径由30.45 μm逐渐增大至41.80 μm；表面愈加粗糙，流动性由14.85 s/50 g增加到18.62 s/50 g，较差的流动性导致热处理试样出现孔洞缺陷；合金拉伸强度（50~100 MPa）下降，力学性能受损；而断裂方式和变形机制不受影响。热处理态合金析出了纳米尺寸的块状碳化物、短棒状δ相、Laves相以及γ″和γ′强化相，拉伸过程中有效的钉扎位错提升了合金性能，使合金在室温和650 ℃下的最大抗拉强度分别达到1430 MPa和1205 MPa，优于或接近已报道的锻造、铸造和增材制造GH4169合金。研究结果为激光选区熔化GH4169合金的粉末循环使用和拉伸变形机制分析提供了参考。

钛基复合材料具有高弹性模量、高比强度、高耐磨性和优异的高温耐久性等特点，在航空航天领域有良好的应用前景。采用低能球磨制备了纳米TiC颗粒与TC4的复合粉体，然后使用选区激光熔化（SLM）制备了TiC/TC4钛基复合材料，分析了不同体能量密度（29~97 J/mm³）对复合材料成形质量、显微组织、显微硬度的影响，并总结了组织演变机理和TiC演变过程。结果表明，成形该复合材料的最佳体能量密度为50~70 J/mm³，在该范围内试样的最高相对密度可达99.7%，显微硬度为385~392 HV。横截面上，显微组织的晶粒呈特殊的双尺寸分布，即由初生β等轴晶和沿其外围生长的不规则共晶区组成；纵截面上，显微组织呈鱼鳞状形貌分布且熔池内存在大量流纹状组织。复合材料中存在未溶TiC（主要分布于初生β晶界附近）、共晶TiC（主要呈链状网络分布于共晶β晶界）以及沉淀析出TiC（主要呈颗粒状分布于晶粒内）。随着体能量密度的增加，链状共晶TiC向棒状转变，晶内TiC尺寸长大。共晶TiC与β-Ti没有取向关系，共晶TiC、沉淀析出TiC与α'-Ti均存在明显取向关系，即｛11-20｝α'-Ti∥｛110｝TiC。

针对4 mm厚的国产Invar合金进行激光焊接实验，对比分析了不同热输入下接头显微组织的差异性，并探究了晶粒尺寸对接头拉伸性能的影响。结果表明，焊缝区域主要由柱状晶组成，在不同热输入下晶粒的生长模式几乎相似，但柱状晶晶粒的尺寸随着热输入的增加而逐渐增大。低热输入（90 J/mm）条件下的平均晶粒面积为12599.7 μm²，比高热输入（200 J/mm）条件下的细化了29.8%。相比于高热输入，低热输入时焊缝底部的亚晶粒数量增多且尺寸减小，平均二次枝晶间距从6.11 μm左右下降到4.26 μm左右。拉伸结果表明，热输入增加引起的晶粒粗化导致接头的抗拉强度由473.4 MPa下降至432.9 MPa，同时断口处等轴韧窝的尺寸和深度明显减小。

为了研究复合涂层中碳化钨(WC)组织演变对裂纹产生的影响机理, 采用单层激光熔覆、过渡层梯度熔覆与双层熔覆制备 3种 Ni50A/WC复合涂层对比的方法, 分析涂层的形貌与组织、裂纹产生特点以及原因, 探究WC的组织演变对裂纹产生的影响。结果表明, 不同熔覆方法的WC组织演变对裂纹产生的影响主要由残余WC颗粒内部开裂形成裂纹源、硬质相元素引起成分偏析等作用组成; 双层熔覆、梯度熔覆涂层与单层熔覆涂层相比, 由于粉末吸收了更多的能量, 残余WC颗粒含量降低了32.7%与37.9%, 减少了涂层内部裂纹源; 共晶化合物的W元素质量分数也从单层熔覆涂层的0.534分别下降到双层熔覆涂层的0.417与梯度熔覆涂层的0.386, 降低了硬质相元素集中程度, 减少了涂层成分偏析, 降低了涂层开裂敏感性。该研究对改善激光熔覆复合涂层的开裂问题、提高复合涂层的成品率有一定的指导意义。

将硅藻土制成硅藻土/分子筛复合材料, 其比表面积和吸附能力将显著提高。本文利用水洗-烧结-酸性水热系列组合处理工艺制备硅藻土/磷酸铝分子筛复合材料, 同时验证外加铝源形成磷酸铝分子筛的可行性, 探讨高品质硅藻土形成时的微观组织演变行为及孔隙结构变化规律。结果表明: 硅藻土的孔隙结构包括大孔、介孔和少量的微孔结构, 水洗处理仅有物理提纯作用; 500 ℃烧结可以疏通硅藻土壳体的孔洞, 但烧结温度过高会导致管状结构的坍塌; 酸性水热处理能够合成具有介孔结构的磷酸铝分子筛, 而且随着外加铝源的加入, 硅藻土/分子筛复合材料中磷酸铝分子筛含量增加, 当外加铝源为硅藻土中铝含量的1.5倍时, 其比表面积和吸附性能达到最大。

利用选区激光熔化(selective laser melting，SLM)制备IN625镍基高温合金，采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、热力学计算和力学性能测试等方法研究了SLM IN625合金在700 ℃长期热暴露过程中微观组织及力学性能的演变规律。结果表明，SLM制备态合金经过高温固溶处理后，原始的非平衡态组织完全消除，形成了均匀一致的再结晶组织。在长期热暴露过程中，未经固溶处理的制备态合金中的δ相优先在枝晶间形核，而固溶态合金中的δ相由晶界形核逐渐向晶内生长；同时，制备态合金中δ相形核率较高而粗化速率较小，且γ″相向δ相的转变速度更快，在热暴露1000 h时，整个晶粒内布满了致密的δ相，γ″相向δ相的转变基本完成，而固溶态合金中δ相主要聚集在晶界两侧，且晶内仍分布着大量的γ″相；Si元素的晶界偏聚使得制备态合金晶界处形成了大量Laves相，并造成了晶界附近δ相的贫化，而固溶态合金的晶界析出相主要以M₂₃C₆为主；经过长期热暴露后，两种状态合金的强度均逐渐增大，塑性逐渐降低，但由于制备态IN625合金中δ相的含量较高，故其抗拉强度和屈服强度明显高于固溶态，而延长率相对较低。

为了研究高温合金激光熔覆涂层组织演变及力学性能, 采用激光熔覆技术在2Cr25Ni20耐热奥氏体不锈钢表面制备镍基NiCrFeMo高温合金涂层。使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能量色散光谱仪、显微硬度计等微观分析测试手段对该镍基高温合金涂层的微观组织形貌、物相种类、界面元素分布与偏析、各区域的硬度进行分析。结果表明,基材与熔覆层结合位置至熔覆层顶部, 依次由多种晶粒形态生成；Nb与Mo元素在熔池金属液体对流作用下向基材发生扩散, 其它元素基本无扩散；熔覆层存在物相有γ-Ni和Cr2Fe14C, 熔覆层结合位置包含物相Fe2Ni3,γ-（Fe,Ni）和Ni0.9Nb0.1；基材显微硬度平均值为252HV0.3左右, 熔覆层显微硬度平均值为285HV0.3左右；经常温拉伸试验, 与2Cr25Ni20钢力学性能比较, 2Cr25Ni20钢修复件抗拉强度升高, 强度增大, 断后伸长率明显下降, 塑性降低。此研究为后续钢炉转轴修复提供了可行性方案。

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。

采用激光熔注技术在Ti-6Al-4V表面制备了ZrO_2p热障涂层,利用X-射线衍射、电子背散射衍射及扫描电镜技术,研究了激光熔注过程中ZrO₂颗粒的组织演变规律。结果表明:通过原子固态扩散,团聚态ZrO₂颗粒内的微粒尺寸增大,并由球状变为多面体状;激光熔注后,ZrO₂颗粒中未发现单斜相(m-ZrO₂);35%的稳定四方相(t'-ZrO₂)转变为立方相(c-ZrO₂);内应力降低,导致90%的正交相(o-ZrO₂)转变为c-ZrO₂。单个微粒内同时存在块状和纳米颗粒状t'-ZrO₂和c-ZrO₂,残留的o-ZrO₂集中分布于微粒界面。ZrO₂的组织演变使得微粒间的结合强度降低,促使ZrO₂大颗粒离散成细小颗粒,提高了涂层的防热性能。

通过送粉式激光熔化3D打印装置在6063铝合金作基板上打印粒径尺寸50～100 μm的Al-12%Si合金粉末, 研究有/无横向稳恒磁场下3D打印Al-12%Si合金组织演变规律。研究结果表明, 激光熔化得到的沉积试样表现出明显层状堆积特征, 组织中包含亮白色的α-Al相与Al-Si共晶相以及部分颜色较暗的α-Al相共同叠加组成, 试样致密度达到94%。在磁场强度为0.5 T下, 试样的底部区域形成了珠界面以及边缘生成了众多的等轴状α-Al相, 磁场具有能够使柱状晶转变为等轴晶的作用且能够使α-Al相从柱状晶转变为等轴晶, 并形成高次枝晶臂。