针对钢/铝熔钎焊过程中焊接头金属间化合物(IMCs)厚度较厚、接头抗拉强度较低的问题，采用超声波辅助激光-MIG复合熔钎焊(MIG焊，熔化极惰性气体保护焊)的方法，获得了不同超声功率下的钢/铝熔钎焊接头。研究了超声波功率的变化对钢/铝熔钎焊接头的焊缝组织和界面IMCs的影响。结果表明，随着施加的超声功率的增加，超声对熔池的搅拌作用增强，焊缝晶粒明显细化。超声作用下熔池的最高温度降低，温度梯度减小，这使得焊接接头界面处的IMCs的厚度减小，并且FeAl₃相的含量降低；当超声功率增加到200～210 W时，IMCs中仅含Al₈Fe₂Si相。当功率为130～140 W时，去余高接头的抗拉强度可达172 MPa，相较于未施超声时增加了12%。

研究了层厚对选区激光熔化(SLM)成形18Ni300马氏体钢粗糙度、致密度、显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：在激光功率和扫描间距一定的条件下, 当层厚≤50 μm时, 致密度随激光体能量密度的下降呈现先升高后降低的趋势; 当层厚≥70 μm时, 致密度随激光体能量密度的下降逐渐降低。随层厚的增大和扫描速率的降低, SLM成形过程中的冷却速率逐渐下降, 晶粒尺寸逐渐增大。通过优化工艺参数, 在层厚为30~70 μm时均能成形致密(≥99.0%)的18Ni300试样, 其硬度、断裂强度和延伸率均随层厚的增加而逐渐降低, 且拉伸断口均呈塑性断裂机制。

为研究激光选区熔化(SLM)工艺成形CX马氏体时效不锈钢时的成形质量与力学性能,基于单熔道实验确定了CX马氏体时效不锈钢SLM成形的工艺窗口。在此基础上,分析了离焦量对SLM成形CX马氏体时效不锈钢试样致密度、硬度和表面粗糙度的影响规律。结合拉伸实验和微观组织观察,研究了热处理前后试样力学性能的变化规律。结果表明:在低离焦量时,激光能量密度过高,熔池不稳定性增加,球化现象明显,试样致密度和硬度降低,表面粗糙度升高,拉伸断口呈准解理断裂特征;随离焦量增大,适宜的能量密度和光斑尺寸有利于相邻熔道间和层间形成良好的冶金结合,力学性能得到改善;当离焦量过大时,激光能量密度和穿透深度降低,层间存在未熔金属粉末,试样致密度和力学性能下降。当离焦量为3.5 mm时,试样横截面与纵截面硬度最高为35.94 HRC和36.82 HRC,表面粗糙度最低为7.315 μm,拉伸断口转变为韧性断裂,抗拉强度最高为1218 MPa。同时,经固溶时效热处理后,试样力学性能显著提高,抗拉强度最高为1746 MPa,相比打印态试样提高了43.35%。

在前期工作中，通过对太赫兹光场图像进行离散余弦变换(Discrete Cosine Transform，DCT)滤波和数字重聚焦，初步实现了图像去噪和前后景分割。为了进一步得到质量更高的太赫兹光场原数据并达到更加精确的深度分割效果，改进了实验方案及处理方法，并提出了一种基于极平面图像(Epipolar Plane Image， EPI)的太赫兹光场深度估计方法。在太赫兹图像特性的基础上，给出了深度与视差的关系，并利用局部视差和置信度构建了全局深度图，从而达到了深度估计的目的。最后，在实验中通过10×10的相机阵列采集太赫兹光场数据，得到了准确聚焦于不同平面的重聚焦结果和高分辨度的深度估计图，实现了太赫兹光场成像的深度估计。

太赫兹波的频率介于红外线与微波之间，其独特优势使得太赫兹三维成像已成为国内外的研究热点。为了将光场成像技术拓展到太赫兹波段，介绍了太赫兹光场成像的实验与处理方法。采用太赫兹相机阵列采集到了一系列特定视角的太赫兹光场数据。针对由成像系统的器件限制导致图像存在较强噪点等问题，通过离散余弦变换 （Discrete Cosine Transform，DCT）滤波达到了较好的去噪效果并有效保留了图像的细节信息。利用峰值信噪比 （Peak Signal-to-NoiseRatio， PSNR）和结构相似性 （Structural SIMilarity， SSIM）图像质量评价指标对比了多种滤波去噪方法，证明了DCT滤波方法对于太赫兹图像预处理的可行性。通过选取不同深度值得到了不同景深处的图像重构结果，初步实现了太赫兹光场成像的数字重聚焦。

采用激光选区熔化(SLM)工艺打印18Ni-300马氏体时效钢零件,研究了正离焦量对18Ni-300成型零件打印质量和力学性能的影响规律。结果表明:当离焦量较小(+1.5 mm)时,功率密度过高,导致熔池内部产生湍流,熔道表面出现明显的球化现象,成型试样内部出现较大的孔隙缺陷,力学性能下降,拉伸断口呈准解理断裂特征;随着离焦量增加,功率密度减小,光斑和熔道随之变宽,改善了试样的性能,试样的拉伸断裂机制转变成塑性断裂;当离焦量为+2.5 mm时,功率密度适中,熔道之间形成了良好搭接,内部组织均匀,增强了层间结合,试样的硬度和抗拉强度分别为37.7 HRC和1215 MPa;当离焦量增加至+3 mm以上时,熔道之间的搭接率过大,出现过度堆叠现象,功率密度过低,光斑穿透力减弱,影响了层间结合,试样性能下降。

为制备低残余应力涂层, 在304不锈钢表面激光熔覆Fe-Mn-Si形状记忆合金涂层。采用ANSYSTM有限元分析软件分析其应力场, 利用机械钻孔法测量相同工艺条件下的激光熔覆试样的残余应力分布特性对模拟结果进行验证, 并采用XRD分析Fe-Mn-Si记忆合金涂层低残余应力机理。结果表明, 激光熔覆产生的应力诱发Fe-Mn-Si记忆合金各涂层γ→ε马氏体转变, 将残余应力释放, 得到低残余应力涂层。在受到各道激光照射(光斑接近至远离)过程中产生的热应力交替呈现为“拉-压-拉”应力状态, 越远离激光热源中心, 热应力越小; 冷却完成后, 激光涂层上残余应力表现为拉应力, 最大应力位于基体与涂层交界处; 在垂直与平行于激光熔覆两个方向上, 涂层中的残余应力均呈现两侧大中间小的分布规律, 在厚度方向上, 熔覆涂层表面至涂层中心残余拉应力逐渐增加到最大值后, 过涂层中心至熔化边界残余拉应力的数值开始逐渐降低, 过涂层边界后, 基体承受压应力并逐渐趋于零应力应力状态。