水下定向能量沉积技术能够对水下结构件的表面损伤进行原位修复，在海洋工程领域具有广阔的应用前景。受损钛合金结构件水下修复后表面的耐蚀性对于其服役安全至关重要。本研究团队采用水下定向能量沉积技术对Ti-6Al-4V预制梯形槽进行水下修复，通过对比水下和陆上定向能量沉积结果，阐明了水下修复工艺对组织、硬度和电化学腐蚀特性的影响。结果表明：水冷淬火提高了水下熔池的冷却速率，并降低了沉积过程的热积累，生成了具有较高位错密度和较高硬度的针状马氏体组织；与陆上定向能量沉积试样、基体材料相比，水下定向能量沉积试样具有更好的耐蚀性，水下沉积Ti-6Al-4V的耐蚀性主要受组织晶粒度、合金元素分布以及表面组织状态的影响。本文研究结果能够为钛合金装备水下激光增材修复提供参考和理论基础。

采用实验与仿真相结合的方法研究了工艺参数及基体倾斜角度对激光熔覆GH3536熔池流场及轮廓的影响。研究结果表明:倾斜基体激光熔覆时,基体倾斜导致的激光能量密度及粉末浓度的降低对熔高有显著影响,送粉量及激光能量的适度增加能够有效弥补熔高的降低;熔池内部存在的马兰戈尼对流分为前后流场,前流场主导轮廓前沿坡角,后流场主导熔高;基体倾斜时重力会加强相应方向的流场,进而影响最终的熔池轮廓。上坡熔覆时熔池轮廓下凹,下坡熔覆时熔池前沿更加平缓。结合温度场及流场分析基体倾斜对激光熔覆轮廓的影响,对于采用激光熔覆技术修复工作区间有限的倾斜面结构如燃烧室内部,在工艺参数调整及修复路径规划方面具有重要的指导作用。

采用有限元方法对三维平顶光束激光冲击2024铝合金进行数值模拟, 模拟结果与文献中的实验结果吻合。研究了不同工艺参数对材料残余应力场分布的影响。结果表明, 随着光斑尺寸的增大, 材料的残余应力增大, 而表面残余应力的变化梯度减小; 随着冲击次数的增加, 残余应力增大并趋于饱和; 当搭接率为10%时, 表面残余应力的变化梯度较小; 随着搭接率的增加, 深度方向残余应力增加但增幅较小。