研究简化热处理制度对点式锻压激光沉积（PF-LF）GH4169合金显微组织和力学性能的影响。将时效时间由原来的18 h减少为3 h，不仅大大节省了试验时间，而且在提升材料性能方面也起到了重要作用。结果表明，在1 010 ℃固溶时效后，合金中的Laves相出现大部分熔解，合金发生再结晶现象，再结晶晶粒细小且分布均匀，平均晶粒尺寸为6.8 μm左右，实现了超细晶组织，合金的强度和塑性也远超锻件标准。1 050 ℃固溶时效时，再结晶完成，晶粒尺寸略有长大，约为15 μm，Laves相基本完全固溶消失，与1 010 ℃热处理相比，合金的强度有所下降而塑性有所改善，均超过锻件标准。在1 010 ℃和1 050 ℃进行双固溶时效时发现，合金中出现了大量的退火孪晶组织，退火孪晶的产生对合金的强度和塑性均产生了影响，虽然合金的性能均超过锻件标准，但略低于单固溶时效状态下的合金性能。

采用点式锻造激光沉积技术在TA0基板上成形三维TC17厚壁件。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、单向拉伸试验和显微测试硬度来分析其沉积态和退火态组织与力学性能。结果表明，原始宏观晶粒呈等轴状形貌，晶粒内部以大量初生细小α板条、少量的等轴α相和β转变组织形成。分别对沿沉积高度方向和垂直沉积高度方向做室温单向拉伸试验，两个方向拉伸强度均超过锻件退火态国家标准。硬度测试表明原始沉积区维氏硬度在400 HV左右，随着温度增加，硬度呈下降趋势。单向拉伸试验结果显示，经850 ℃/1 h退火后，两个方向的强度和塑性都明显地下降，610 ℃/1 h退火后，材料强度显著增加，塑性显著降低。730 ℃/1 h退火后，试样两个方向的强度与沉积态相比稍有降低，塑性得到提升，扫描电镜照片显示，经730 ℃处理后的拉伸断口韧窝深且密，表现为韧性断裂。

采用由点式锻压和激光修复组成的点式锻压激光修复(PF-LR)技术对TA15钛合金锻件进行修复。研究了PF-LR TA15钛合金锻件的组织,测试了具有不同修复体积分数(修复区体积与拉伸试样体积之比)的PF-LR TA15钛合金的拉伸力学性能。结果表明,PF-LR区内的TA15钛合金等轴晶的平均晶粒尺寸约为200 μm,等轴晶内部微观组织为网篮组织+β转变组织。PF-LR TA15钛合金修复区的屈服强度、抗拉强度及塑性比锻造退火态TA15钛合金的航空拉伸力学性能的下限标准分别提高了20.5%、23.3%及93.7%。含10%、30%及50%修复体积分数的PF-LR TA15钛合金锻件的屈服强度、抗拉强度和塑性均超过锻造退火态TA15钛合金的航空拉伸力学性能标准,且PF-LR体积分数越高,PF-LR TA15钛合金锻件的屈服强度、抗拉强度和塑性也相应越高。讨论了含不同修复体积分数的PF-LR TA15钛合金锻件拉伸力学性能提高的原因。根据拉伸断口形貌特点,分析了PF-LR TA15钛合金锻件的拉伸断裂行为。

采用连续点式锻压激光快速成形技术制备了TA15合金厚壁件，研究了不同退火温度对连续点式锻压激光快速成形TA15合金的显微组织以及室温拉伸力学性能的影响。分析了连续点式锻压塑性变形区大小及所制备TA15合金显微组织的形成机理，解释了退火过程中TA15合金层片组织转变为等轴组织的原因。实验结果表明，随着退火温度的升高，TA15合金退火组织等轴α晶粒体积分数越高，且晶粒尺寸越大，同时退火TA15合金强度降低、塑性升高。

研究了激光快速成形(LRF)Rene 80高温合金厚壁件的凝固组织和裂纹的形成机理。结果表明，激光快速成形Rene 80高温合金的凝固组织为与沉积高度方向平行的定向凝固枝晶组织，由于凝固偏析，MC型碳化物和γ-γ′共晶组织分布于定向凝固组织的枝晶间区域。激光快速成形Rene 80高温合金厚壁件含有许多长度大于10 mm，扩展方向与沉积高度方向平行的宏观裂纹。分析表明，这些裂纹为液化裂纹，其形成原因为：激光快速成形时，紧邻激光熔池的热影响区(HAZ)内沿晶界分布的低熔点γ-γ′共晶组织发生熔化，形成热影响区内沿晶界扩展的晶界液相，在热影响区冷却过程中，由于热影响区内固相的收缩应力作用，沿晶界扩展的固液界面被撕开，从而导致液化裂纹的产生。

研究了激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能，以及热处理对激光快速成形凝固组织与3个相互垂直方向拉伸力学性能的影响。结果表明，激光快速成形Inconel 718超合金试样3个相互垂直方向的拉伸力学性能均明显低于其锻件拉伸力学性能，且表现出明显的各向异性。经过热处理的Inconel 718超合金试样，其沿沉积高度方向定向外延生长的柱状枝晶组织转变为晶粒粗大且不均匀的等轴状再结晶组织，随Laves相固溶消失及强化相γ″和γ′大量析出，3个相互垂直方向上的拉伸力学性能均大幅度提高，其中，与基板平行的两个相互垂直方向上的拉伸力学性能均达到Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准，但沿成形件高度方向，出现拉伸力学性低于Inconel 718超合金锻件拉伸力学性能标准的试样。

采用激光快速成形方法制备了TA15(Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V)钛合金厚壁件，研究了不同退火温度对激光快速成形TA15钛合金组织和室温拉伸力学性能的影响。结果表明，随着退火温度的升高，粗大β晶内的初生α相板条体积分数减少，而β转变组织体积分数增加，且β转变组织形貌由板条状(β)→层片状(α+β)→细层片状(α+β)转变。力学测试结果表明，经940 ℃/1 h，空冷热处理后，激光快速成形TA15钛合金室温拉伸力学性能达到最优；而当退火温度大于等于970 ℃时，其室温拉伸力学性能大幅度降低，拉伸断口扫描电镜(SEM)照片表明，室温拉伸断裂为脆性断裂。

详细介绍了同轴送粉激光成形过程中,金属粉末与激光束相互作用时间的计算方法。在ANSYS软件平台上,建立了金属粉末穿越激光束过程中粉末温度场的计算模型。系统计算了不同颗粒大小316L不锈钢粉末与不同功率激光束相互作用后的温度。在此基础上,计算了金属粉末与激光束的能量交换及金属粉末落入激光熔池后与激光熔池的能量交换。计算结果表明,在激光束直径为3 mm条件下,316L不锈钢粉末穿过功率大于1000 W的激光束后,所有尺寸金属粉末均被熔化,即金属粉末以液态进入激光熔池。通过金属粉末与激光束及激光熔池的能量交换计算,可知在激光成形中,约有5%的激光能量用于加热和熔化粉末,而大约95%的激光能量用于激光熔池的形成及由于热传导造成的热量损失。

详细介绍了在ANSYS软件平台上,建立连续移动三维瞬态激光熔池温度场计算模型的方法,计算模型中考虑了材料表面温度对激光吸收率的影响及材料相变过程对激光熔池温度场的影响。系统分析了连续移动三维激光熔池温度场随时间的变化规律。通过该计算模型,可以掌握激光加工过程中连续移动激光熔池的加热和冷却规律。计算结果表明,当激光沿45#钢基板表面由一端向另一端沿直线扫描时,由于热传导的作用,激光熔池温度随时间增加而升高,同时连续移动熔池表面温度最高点不在激光束中心,而是稍稍偏后于激光束中心。在相同激光工艺参数下,计算熔池横截面尺寸与实验所测熔池横截面尺寸相吻合,表明所建立的连续移动熔池温度场计算模型是正确和可靠的。

采用激光快速成型技术制备了316L不锈钢零件,研究了激光功率对激光快速成型不锈钢零件组织、性能的影响.研究结果表明,激光功率≤900 W条件下,所成型的不锈钢薄壁墙的组织为枝晶组织,当激光功率升高到1150 W时,枝晶组织变得更短.机械性能测试结果显示,在各激光功率下制备的不锈钢薄壁墙的机械性能均可满足实际使用要求.