难熔高熵合金具有超越传统合金的优异性能，强度和硬度更高，高温性能和耐蚀性更优异，在航空航天、核工程、**装备等领域具有广阔的应用前景。难熔高熵合金发展面临着两个难点：常规真空电弧熔炼方法制备的难熔高熵合金存在成分偏析严重、研发周期冗长、材料尺寸受限等难题；难熔高熵合金的硬度很高，难以实现复杂结构的成形和加工。因此，现有的冶金、成形、加工等技术面临挑战。通过激光增材制造实现材料与结构一体化成形是突破现有问题的发展方向，国内外学者在此方面进行了大量探索。本文对难熔高熵合金激光增材制造的发展现状进行了综述与分析，介绍了难熔高熵合金复杂构件从材料到制造的研究进展，阐述了高熵合金的研发途径、增材成形工艺和缺陷调控、难熔高熵合金在不同温度下的力学性能，以及增材制造工艺面临的挑战和取得的进展，最后总结了难熔高熵合金增材制造未来的应用方向和发展趋势。

采用选区激光熔化(SLM)成型了无裂纹缺陷的难熔NbMoTa系高熵合金RHEA01。采用X 射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)和霍普金森压杆等，分析了RHEA01合金的结构成分、组织和形貌，对其硬度和多温度段抗压强度进行了测试。结果表明，成型的RHEA01合金无裂纹缺陷，晶粒尺寸仅为8.5 μm，结构为单相体心立方(BCC)结构。适量低熔点元素的添加解决了NbMoTa高熔点合金 SLM成型过程中的裂纹缺陷问题，并细化了晶粒。获得的难熔高熵合金RHEA01的常温屈服强度和抗压强度分别为1277.35 MPa和1597.62 MPa，硬度为511.76 HV。在1000 ℃时，准静态抗压强度高达993.84 MPa，比常温时仅下降了37.8%，并且1400 ℃时动态(应变率为2000 s^－1)抗压强度高达1015 MPa。研究表明，增材制造成型的RHEA01合金具有优异的耐高温高强性能，在航空航天、能源和**装备等领域中有很好的应用前景。

为了减轻传统股骨柄与股骨之间弹性模量相差较大而造成的应力遮挡效应，采用激光选区熔化(SLM)技术制备了基于三周期极小曲面(TPMS)的多孔结构，研究了孔隙率为55%～75%的P、G、D三种TPMS结构的力学性能，并通过有限元分析评估了不同孔隙率的P结构股骨柄在植入股骨后的应力遮挡程度。压缩试验结果表明：在适合骨细胞生长的孔隙率范围内，TPMS结构的屈服强度均大于股骨的屈服强度，满足股骨柄设计的强度要求，并且TPMS结构的力学性能随孔隙率的升高而降低，其中P结构降低的幅度最大。有限元分析结果表明，在股骨柄中引入P结构后能够有效缓解应力遮挡效应，有利于提高股骨柄的稳定性和使用寿命。

激光金属增材制造通过金属材料快速熔化、凝固并逐层堆积的方式实现金属零件的近净成形。成形过程中温度梯度大,在零件内产生热应力和热变形,导致冶金缺陷以及显微组织性能退化,因此温度场检测、分析与控制一直是金属增材制造的关键问题。为此,综述了国内外增材制造温度场的有限元仿真分析,基于红外热像仪和高温计等仪器的成形表面、熔池温度在线检测分析,成形温度闭环控制与基板预热控制等方面的研究进展,比较了现有的增材制造温度场检测、分析与控制技术的优缺点,并分析了未来的发展趋势。

使用选区激光熔化(SLM)技术制备了Ti6Al4V钛合金体心立方多孔结构, 分别研究了线能量密度和微杆直径对体心立方多孔结构成形方向(Z向)和非成形方向(X/Y向)压缩性能的影响。结果表明, 采用SLM技术成形的体心立方多孔结构存在明显的各向异性。随着线能量密度的下降, 体心立方多孔结构的抗压强度先增大后减小, 其各向异性程度在最优参数下达到最低。随着微杆直径的减小, 体心立方多孔结构的各向异性程度逐步降低; 当微杆直径降至0.4 mm时, 各向异性程度仅为3%左右。研究表明, 即使是各向同性的多孔结构, 采用SLM技术成形后, 也会表现出明显的各向异性; 这种各向异性与成形质量和层间界面有关, 通过调整工艺参数及修改模型特征尺寸可以在一定程度上减弱这种各向异性。

进行了W-Cu复合材料的激光直接成形实验,研究了混合粉末均匀性和W粉的形态对激光直接成形W-Cu复合材料成形质量的影响, 对成形试样的微观组织进行了分析, 并测量了成形件的致密度。研究结果表明,当混合粉末均匀性较差时, 成形气孔主要是由W粉末颗粒团聚引起, 且随着激光功率的增大, 成形气孔数量增多, 成形件的致密度减小。使用直径为54~100 μm的球形W粉,由于粉末流动性好, 成形试样的致密度大于99%; 使用直径为25~54 μm的球形W粉, 由于送粉过程中粉末飞散, 成形试样Cu、W分布不均匀, 成形试样表面凹凸不平。

三维超材料是具有三维空间特定排布的亚波长人工周期结构，具有自然材料不具备的超常规物理性能。本文以三维超材料的电磁调控技术为线索，简要论述了近年来三维超材料在基础研究和制造工艺方面的研究现状；梳理了目前三维超材料的制造方法，包含印刷电路板及组装的方法、机械加工方法、3D打印技术、微纳制造工艺；选取电磁隐身罩、透镜天线、吸波器、柔性超材料等代表性应用类别，简述了三维超材料器件的电磁调控方法与实现手段，所涉及的超材料种类包括左手超材料、渐变折射率超材料、智能超材料等。基于目前三维超材料研究领域待解决的问题，对今后三维超材料的发展趋势进行了探讨。

针对单晶镍基高温合金DD4在激光直接成形过程中熔覆层开裂的问题，利用不同工艺在定向凝固DZ125L基体上成形DD4零件，研究了DD4零件熔覆层的裂纹种类和裂纹特征以及基本工艺参数对DD4零件裂纹率的影响。提出了利用感应加热辅助激光直接成形的方法来消除DD4零件熔覆层裂纹。结果表明，DD4零件熔覆层裂纹分为凝固裂纹和液化裂纹两种，其中绝大多数裂纹为液化裂纹；降低激光功率，增大扫描速度，选取合适的搭接间距和提升量都有利于降低DD4零件熔覆层的裂纹率。试验中通过优化工艺参数，可将DD4零件裂纹率降低至0.230 mm/mm2。裂纹率会随着感应加热温度的升高而下降，感应加热温度为1200 ℃时裂纹率可降低至0.017 mm/mm2。

为降低TC4钛合金选区激光熔化(SLM)的成型方向(Z向)误差, 考察了SLM过程中粉体熔化导致的Z向误差产生和变化的过程。建立了Z向误差累积和补偿数学模型, 并提出了对应的补偿方法。通过成型实验对模型的有效性进行了验证。实验结果表明, 这些模型能够有效地描述TC4钛合金SLM的Z向误差累积和变化的规律; 依照模型提出的补偿方法能够大幅减小Z向误差。相比于传统的Z向误差分析方法, 新模型更加准确, 为未来金属材料SLM成型的误差控制和最优层厚的快速选择提供了参考依据。

在激光金属成形IN718过程中引入超声振动，测量了成形件的表面粗糙度、残余应力和室温力学性能，并对成形件的微观组织进行了分析。结果表明，施加超声振动后，成形件的表面粗糙度和残余应力得到显著改善，微观组织得以细化，抗拉强度和屈服强度均有提高。当超声频率为17 kHz、超声功率为44 W时，与未施加超声振动时相比，超声振动作用下成形件的残余应力在x和y两个方向上分别降低了47.8%和61.6%，屈服强度、抗拉强度和断面伸缩率分别提高了6.1%，2.7%和10.6%，延伸率降低到29.2%。