使用电子万能材料试验机对不同热处理后的18Ni300马氏体时效钢进行拉伸试验，并通过X射线衍射（XRD）分析了不同热处理后马氏体及奥氏体的含量，研究了18Ni300钢在不同热处理过程中的组织演变、力学性能以及二者的关系，对比了其在不同热处理后的综合力学性能，从而筛选出了最佳热处理工艺。结果表明，热处理后试样的熔道逐渐消失，马氏体组织特征更加明显，硬度从34.1 HRC上升到52~54 HRC，抗拉强度从1174 MPa上升到2000 MPa以上。490 ℃直接时效6 h后实现了较好的强韧组合，这与组织内生成的强韧化相（逆转奥氏体）的含量密切相关。XRD测试结果表明，490 ℃直接时效后，试样内部具有最高的逆转奥氏体含量（体积分数约为6.9%），这些细小的逆转奥氏体分布在马氏体边界和内部，在一定程度上改善了18Ni300钢的韧性。

采用选区激光熔化技术烧结混合后的18Ni300马氏体模具钢粉末和微米SiC粉末，研究加入不同体积分数的SiC粉末对成型试样表面粗糙度、微观结构及力学性能的影响。结果表明，随着SiC体积分数增加，试样顶面的隆起和球化现象加剧，表面粗糙度和孔隙变大，侧面粘粉严重，凝固组织由胞状晶向柱状晶再向枝晶转变，试样的硬度和抗拉强度均高于未添加SiC粉末试样。当加入的SiC粉末体积分数为0.5% 时，试样的硬度和拉伸强度最大，分别达到了371.1 HV和1.51 GPa，相比未添加SiC粉末试样分别提升了7%和54.8%。因此，SiC粉末的加入虽然提高了顶面的粗糙度及孔隙率，但可转变和细化晶粒，增强位错密度提高力学性能，进而提升试样综合使用性能。

风电轴承滚道是风电设备的核心部件之一，恶劣的工作环境对其表面耐磨性、耐腐蚀性提出了严苛的要求。为改善轴承滚道表面性能，采用激光熔覆技术在大型风电轴承滚道模拟件表面制备了厚度大于3 mm的高硬度无裂纹的马氏体不锈钢涂层，对其显微组织、凝固过程及残余应力进行了研究，并将其硬度、耐磨性、腐蚀性与传统感应淬火42CrMo轴承滚道进行了对比。结果表明，马氏体不锈钢涂层基体组织主要为马氏体与少量的残余奥氏体，在晶间分布着M₂B 及M₂₃C₆等增强相。涂层的显微硬度超过800 HV，是感应淬火42CrMo硬度(650 HV)的1.2倍。在相同磨损条件下，涂层的磨损量仅为感应淬火42CrMo磨损量的50%。而在质量分数为3.5%的 NaCl盐雾腐蚀环境中，涂层的腐蚀速率较感应淬火42CrMo的腐蚀速率降低了68.8%。

为研究选区激光熔融（SLM）技术成形试样的工艺参数对试样致密度及微观孔洞的影响规律，设计了正交试验方案对SLM成形的18Ni-300马氏体时效钢进行分析和讨论。从SLM成形工艺参数的三个维度（激光功率、扫描速度和扫描间距）出发，基于灰度理论研究了成形件的致密度，得到致密度与体能量密度的对应关系，并对材料的微观孔洞进行分析。结果表明：当体能量密度在30~50 J/mm³时，材料致密度偏低，且在该范围内提高体能量密度能极大提升材料的致密度，将体能量密度保持在50~150 J/mm³能得到较高致密度的试样；随着致密度的提升，试样内部的孔洞逐渐变小，形状也变得规则，当致密度达到99%后，会得到形状规则的微小孔洞；改变工艺参数范围可以得到合适致密度的试样。

综述了增材制造马氏体时效钢的研究进展，包括增材制造工艺和后处理对力学性能和微观组织的影响以及异质结构马氏体时效钢和梯度结构马氏体时效钢的力学性能和组织结构特点。此外，还总结了增材制造马氏体钢的合金成分、主要作用及其设计思路，分析了合金成分对马氏体时效钢的力学性能和微观组织的影响，着重讨论了复合颗粒增强相在增材制造马氏体时效钢中的强化效果与强化机制。介绍了增材制造马氏体时效钢在随形冷却模具、激光熔覆修复技术和表面涂层或表面改性等领域中的应用，并对增材制造马氏体时效钢在未来的发展方向进行了展望。

采用激光选区熔化(SLM)技术成形S-130马氏体时效不锈钢，研究了热处理前后S-130试样的物相、显微组织以及力学性能，并对比分析了五步热处理和三步热处理工艺对组织和性能的影响。结果表明：SLM成形S-130试样主要由大量马氏体和少量残余奥氏体组成，显微组织呈胞状枝晶结构，透射电子显微镜(TEM)观察到大量含有高密度位错的板条马氏体。经过两种热处理后，逆转变奥氏体的形成使得奥氏体的含量增加，大量的纳米级析出物在板条马氏体上弥散分布，同时残余/逆转变奥氏体在马氏体板条间析出。SLM沉积态试样经过两种热处理后显微硬度和拉伸强度得到明显提升，且延伸率没有降低。相较于五步热处理，三步热处理后的试样具有更高含量的奥氏体以及更细小的板条马氏体和析出物，且在保证延伸率的情况下具有更高的显微硬度和拉伸强度。SLM成形S-130马氏体时效不锈钢优化的热处理制度为三步热处理(固溶＋冷处理＋时效)。

研究了层厚对选区激光熔化(SLM)成形18Ni300马氏体钢粗糙度、致密度、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：在激光功率和扫描间距一定的条件下, 当层厚≤50 μm时, 致密度随激光体能量密度的下降呈现先升高后降低的趋势; 当层厚≥70 μm时, 致密度随激光体能量密度的下降逐渐降低。随层厚的增大和扫描速率的降低, SLM成形过程中的冷却速率逐渐下降, 晶粒尺寸逐渐增大。通过优化工艺参数, 在层厚为30~70 μm时均能成形致密(≥99.0%)的18Ni300试样, 其硬度、断裂强度和延伸率均随层厚的增加而逐渐降低, 且拉伸断口均呈塑性断裂机制。

为研究激光选区熔化(SLM)工艺成形CX马氏体时效不锈钢时的成形质量与力学性能,基于单熔道实验确定了CX马氏体时效不锈钢SLM成形的工艺窗口。在此基础上,分析了离焦量对SLM成形CX马氏体时效不锈钢试样致密度、硬度和表面粗糙度的影响规律。结合拉伸实验和微观组织观察,研究了热处理前后试样力学性能的变化规律。结果表明:在低离焦量时,激光能量密度过高,熔池不稳定性增加,球化现象明显,试样致密度和硬度降低,表面粗糙度升高,拉伸断口呈准解理断裂特征;随离焦量增大,适宜的能量密度和光斑尺寸有利于相邻熔道间和层间形成良好的冶金结合,力学性能得到改善;当离焦量过大时,激光能量密度和穿透深度降低,层间存在未熔金属粉末,试样致密度和力学性能下降。当离焦量为3.5 mm时,试样横截面与纵截面硬度最高为35.94 HRC和36.82 HRC,表面粗糙度最低为7.315 μm,拉伸断口转变为韧性断裂,抗拉强度最高为1218 MPa。同时,经固溶时效热处理后,试样力学性能显著提高,抗拉强度最高为1746 MPa,相比打印态试样提高了43.35%。

采用Nd:YAG激光器进行TC4钛合金与50钢异种材料激光焊接，研究了接头的裂纹扩展与焊缝的微观组织以及物相成分。结果表明，裂纹类型及位置与工艺参数有关。裂纹在焊缝中以穿晶的方式进行扩展，接头断裂为脆性断裂。焊缝中有高碳马氏体的形成，高碳马氏体有中脊存在。焊缝中的Ti-Fe相为TiFe、TiFe2金属间化合物，并且TiFe数量多于TiFe2。高碳马氏体与TiFe、TiFe2金属间化合物的高硬度以及差的韧性与塑性是裂纹萌生与扩展的主要原因。

氢脆具有很强的微观组织敏感性，威胁着各类高强结构材料的安全服役。采用激光-电弧复合焊工艺对BS960E型高强钢进行焊接，并对接头在原位电化学充氢的条件下进行慢应变速率（10^-5 s^-1）拉伸试验，结合微观组织和断裂特征进行分析并对接头的氢脆行为进行研究。结果表明，焊接热循环所形成的富马氏体中的细晶区可以使接头表现出一定的氢脆敏感性，马氏体较大的氢扩散系数和较低的氢溶解度以及氢在晶界上的快速扩散是引起接头对氢脆敏感的主要原因，通过控制焊接工艺参数可抑制焊接热循环所引起的马氏体转变量，能够降低BS960E型高强钢激光-电弧复合焊接头的氢脆敏感性。