针对目前激光选区熔化难以直接成形大尺寸、高强度铝合金构件的问题，对定向能量沉积（DED）连接激光选区熔化成形Al-Mg-Sc-Zr合金的工艺进行研究，分析缺陷分布的位置、形貌以及对力学性能的影响，对比分析定向能量沉积参数以及超声外场辅助下连接试样的微观组织、元素分布和力学性能，并通过热等静压进一步提升力学性能。结果表明：缺陷主要分布在基材与连接区交界的熔合区，密集气孔聚集导致熔合区硬度远低于连接区和基材的硬度，并使整体拉伸性能弱化。在75~150 J/mm²激光能量密度范围内，随能量密度增大，致密度和抗拉强度均提升。采用3000 W激光功率、5 mm/s扫描速率、3.7 g/min送粉速率，得到最高的熔合区硬度、连接区致密度以及抗拉强度，分别为90 HV、90.83%、203.38 MPa。超声外场辅助会促进Al₃（Sc，Zr）强化相的析出并细化晶粒，且能够有效减少气孔的数量和缩小气孔的尺寸。超声后试样的综合力学性能得到显著提升，熔合区硬度为95 HV，致密度为93.06%，抗拉强度为292 MPa，较未加超声时分别提高了5%、2.4%和44%。超声后采用热等静压的后处理方法，可使综合力学性能得到进一步提升，熔合区硬度为160 HV，致密度为99.99%，抗拉强度为405.71 MPa，较未热等静压时分别提高了68.4%、7.4%和38.9%。

以316L不锈钢粉末为原料,采用等离子弧沉积技术在高沉积速率下获得了致密无缺陷的单道试样。首先研究了沉积电流、扫描速度、送粉速度与沉积层高度、沉积层宽度、沉积角之间的关系,然后对沉积试样的微观组织和组成成分进行了检测与分析。结果表明:沉积角随着送粉速度的增大而增大,随着沉积电流的增大而减小;沉积角主要是锐角,有利于试样的沉积;沉积电流对沉积层宽度的影响最大,扫描速度对沉积层高度的影响最大,稀释率随着扫描速度的增大而减小,随着沉积电流的增大而增大,随送粉速度增大而减小;沉积试样成分均匀,凝固组织为奥氏体和铁素体。

为了降低成形过程的热应力，根据有限元方法中的“单元生死”技术，利用APDL语言编程实现了对多道多层激光金属沉积成形过程三维温度场的数值模拟，再现了成形过程中温度场的动态变化，得到了成形过程中模型温度场及温度梯度的分布规律。结果表明，试样同一纵断面上各节点虽然被激活的时间不一样，但它们具有相似的温度变化规律；试样内的温度梯度主要沿z轴方向分布，基板内的温度梯度主要沿平行基板方向分布，具有明显的分层现象，熔池区的温度梯度非常大。在相同的工艺参数下，实际成形试样的扫描电镜照片与模拟结果吻合很好。

在直接成型技术中 ,粉末输送系统直接关系到成型零件的尺寸精度 ,是确保成型技术关键的一步 ,连续稳定的送粉量是精确成型的重要保证。因而控制送粉量的稳定性、连续性极其重要。本文作者就此进行了长时间的设计研究 ,设计出送粉稳定可靠的螺旋送粉器。