采用激光粉末床熔化（LPBF）工艺制备TiB₂质量分数为7%的原位自生7050铝基复合材料，研究了沉积态及热处理（在475 ℃的条件下固溶处理1 h后，再在120 ℃的条件下时效处理12 h）后TiB₂/7050复合材料的微观组织和室温拉伸性能的变化。结果表明：纳米量级尺寸TiB₂颗粒的加入能显著抑制LPBF成形7050铝合金裂纹的产生，且采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料表现出较好的成形性。在激光功率为240 W、扫描速度为450 mm/s及扫描间距为75 μm的工艺参数组合下，沉积态TiB₂/7050复合材料的最大抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为（282±4）MPa、（246±4）MPa和（2.5±0.2）%；热处理后，TiB₂/7050复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率分别达到（346±5）MPa、（289±5）MPa和（4±0.2）%。此结果接近现有文献报道的第二相颗粒增强7050铝合金的力学性能，并进一步降低了粉末制备成本。采用LPBF工艺制备的TiB₂/7050复合材料的主要强化机制是析出相强化、位错强化、晶界强化及TiB₂和第二相颗粒带来的Orowan强化，热处理后获得较好的综合室温拉伸性能。

粉末利用能力较低是采用粉末材料进行激光熔化沉积时面临的主要问题之一, 如能将未完全熔化沉积的粉末材料进行循环再利用, 则可以大幅度提高该技术的粉末利用能力, 降低生产成本, 提升环境效益。因此, 为明确四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中的粉末循环再利用能力, 本文以薄壁结构件为对象, 分析了不同循环利用次数的316L粉末对薄壁结构件表面粗糙度、微观组织、显微硬度及拉伸强度的影响。结果表明：在循环利用5次范围内, 不同循环利用次数的粉末所加工的薄壁结构沉积层均无明显裂纹、气孔等缺陷, 微观组织由柱状枝晶和等轴枝晶组成, 粉末循环利用次数也未对晶粒大小产生影响; 薄壁结构沉积层的表面粗糙度、拉伸强度及显微硬度也并未因粉末的多次循环利用而发生显著的变化。四喷嘴同轴送粉激光熔化沉积中, 316L粉末可以进行一定程度的循环利用, 在循环5次范围内, 其加工的薄壁结构件的形性质量均未有明显变化。

为了研究激光熔覆过程中熔池的形状和尺寸信息, 采用与激光头同轴集成的CMOS相机对熔池进行拍摄, 借助LabVIEW视觉模块的图像采集和图像处理功能, 自主开发了一套激光熔覆熔池图像实时处理系统。通过此系统, 可在激光熔覆过程中在线监测熔池并快速有效提取熔池特征信息, 并得出激光熔覆三个主要工艺参数对熔池长度、宽度、面积的影响规律。采用半导体激光器对316L不锈钢粉末进行单道激光熔覆实验, 结果表明, 随着扫描速度由6 mm/s减至2 mm/s, 激光功率由700 W增至1 300 W, 熔池面积和宽度增大, 熔池长度相对其单道熔池长度平均值的波动程度增大, 熔池长度和面积随着送粉量在4.2 g/min至14.8 g/min 范围内的增加而增加, 而熔池宽度变化并不明显。熔池监测结果可作为激光熔覆闭环控制的输出, 通过控制输入参数维持熔池稳定, 获得良好熔覆效果, 为激光熔覆闭环控制研究奠定基础。