对TC4钛合金激光增材修复试样进行不同方向的组织、显微硬度及室温拉伸性能分析。结果表明：激光增材修复区为典型的网篮组织，增材高度方向增材区为细密的网篮组织，倾斜方向增材区的网篮组织内包含部分等轴α相，扫描方向试样由于热量累积少，散热快，且靠近结合区，由大量细长α板条以及部分针状α′组成。增材区显微硬度以扫描方向试样为最大，约为345 HV，比增材高度方向和倾斜方向试样高出4.1%；扫描方向试样结合区的显微硬度最高，达到362 HV。不同方向试样室温拉伸性能存在各向异性，扫描方向试样抗拉强度高，塑性略低，增材高度方向和倾斜方向试样抗拉强度低，塑性略高。断口均表现出韧性断裂。

为了探索在非水平基面上激光增材制造薄壁件的成形规律，拓展激光增材修复技术的广泛应用。基于激光内送粉技术，分别在0°~150°的倾斜基板上进行薄壁件的成形试验，研究了不同倾斜角度下薄壁墙的成形规律，并分析了非水平基面下熔池的受力规律。试验结果表明：随基板倾斜角度的增大，薄壁墙的总体宽度及高度增大，熔池长度变短；随着基板倾斜角度的增大，成形件尾部塌陷越来越严重，在基板角度150°时，产生最大角度为21°的斜坡。该研究结果可以为非水平基面上激光增材制造及修复提供参考价值。

为保证15-5PH零件激光增材修复后的综合力学性能可以满足使用要求，在优化的工艺参数下进行块体试样的激光熔覆成形试验，分析熔覆层及热影响区的组织及力学性能。结果表明：熔覆层组织形态为垂直于熔道搭接面生长的柱状枝晶，除马氏体外，存在少量残余奥氏体及δ铁素体，熔覆层平均硬度约为355 HV，具有较高的强度与塑性，但屈服强度较低；相变区组织晶粒明显细化，显微硬度自熔合面开始逐渐升高，在熔合界面下方约0.5 mm处达到峰值硬度（约420 HV），相变区下方为高温回火区，硬度降低至360 HV左右并随深度增加逐渐恢复至基材水平，回火区域宽度较窄，对基体力学性能影响较小，热影响区试样在保持拉伸强度的同时塑性略有提升。厚度方向上熔覆层占比50%时，在不经热处理的情况下，激光增材修复试样的拉伸性能可以达到热处理后基材90%以上的水平。

采用激光增材修复技术和Inconel 718 球形粉末对预制凹槽的Inconel 718合金进行逐层修复,然后在800 ℃下进行不同时间(4,8,16,32 h)的δ时效处理,研究了时效时间对修复层组织和性能的影响。结果表明:随着时效时间延长,修复层中的Laves相和强化相γ″相逐渐消失,而δ相通过切变的方式在γ″相密排面层错的基础上形核并长大。修复区中的δ相在残余Laves相周围呈细针状析出,并随着时效时间的延长而变大;而母材中的δ相优先在晶界处形核长大,最终在晶粒内以平行式生长。虽然时效处理能够有效提高修复区及母材的显微硬度及抗拉强度,但随着时效时间的持续增加,硬度及力学性能均呈现下降的趋势;修复区及母材的显微硬度在时效4 h时分别达到最高值361 HV和465 HV,之后随着时效时间的延长而逐渐下降;不同时效处理后的修复件的拉伸断裂部位均位于修复区,断口整齐,呈典型的脆性断裂。

某型氢氧发动机二级叶轮为Ti5Al2.5Sn ELI粉末冶金压制而成, 因加工失误造成多件产品失效。为确保研制进度, 降低损失, 采用激光增材修复技术对二级叶轮超差部位进行修复, 简要介绍了修复方案和修复质量的检测试验。结果表明, 采用激光增材修复技术对Ti5Al2.5Sn ELI材料的修复区域力学性能不低于粉末冶金制备的材料基体, 此项技术为氢氧发动机关键零部件问题解决开创了新的途径。