本文基于三周期极小曲面(TPMS)进行不同单元类型梯度孔隙率结构的优化设计，并进行静力学及粉末流体仿真，用于对比两种单元的应力集中程度和粉末流通能力。通过对比不同梯度孔隙率的两种单元发现，由于支柱设计类型不同，primitive单元相较于gyroid单元有着更优异的力学性能；5%梯度孔隙率(45%～50%)设计在两种单元中均有着最优的力学性能；相对于均匀孔隙率的gyroid单元多孔结构，5%梯度孔隙率primitive单元多孔结构的杨氏模量为7.34 GPa，仅提升了约3.93%，但其平均屈服强度可达到444.85 MPa，大幅提升约63.42%，平均抗压强度为606.57 MPa，提升了75.20%。本研究发现，屈服强度与有效支柱尺寸的相关性较强，抗压强度与应力集中程度的相关性较强。选择合适的多孔单元类型在与加载方向成45°夹角的位置进行孔隙率梯度调整，可使整体结构具有合适的孔径和支柱直径、优良的抗压能力、较小的应力集中程度以及较优异的粉末流通能力，最终可显著提升整体结构的力学性能。

针对模具表面易磨损失效的问题，本文采用同步送粉激光熔覆技术在Cr12模具钢表面制备了一系列Fe50-TiC复合熔覆层，并利用扫描电镜（SEM）、显微硬度计、摩擦磨损试验机对熔覆层的微观组织、气孔率、显微硬度及耐磨性能进行分析，探索TiC含量对Fe50-TiC熔覆层的影响规律。研究结果表明：随着TiC含量的增加，复合熔覆层的显微硬度逐渐增大，耐磨性随之增强，但气孔率也呈增大的趋势，未熔TiC颗粒增多，基于颗粒形核生长的组织增多；当TiC的质量分数为35%时，熔覆层的气孔率有所下降，TiC以溶解形核生长的树枝晶为主，熔覆层的平均显微硬度（46.3 HRC）约为基体的2.4倍，磨损体积约为基体的13%。采用Fe50-35%TiC复合粉末制备的Fe50-TiC熔覆层具有较优的综合性能。