利用原位合成的思路制备Ti-Ti3Al金属复合材料是提高钛基复合材料性能的好方法。通过选区激光熔化（SLM)技术和原位合成技术对不同混合比例的Ti-AlSi10Mg复合粉末进行成形试验,研究Al含量对SLM制备原位自生Ti-Ti3Al金属复合材料显微组织和力学性能的影响,并分析其物相、显微组织、显微硬度、耐磨性和拉伸压缩性能。试验结果表明：Al元素在成形过程中进入了Ti晶体中,形成了Ti-Al置换固溶体,对样件进行固溶强化,且会析出Ti3Al增强相颗粒。随着Al含量的增加,样件的力学性能逐步提升。显微硬度显著提高,当Al质量分数为10%时,硬度提升到538.56 HV,达到纯钛（220.59 HV）的2倍以上。耐磨性提高,样件的平均摩擦因数逐渐下降。抗压强度最高达到1 653.9 MPa,较纯钛样件提升164.48%,且优于退火后的纯钛板材（400~450 MPa）和SLM成形的TC4合金（1 128 MPa）。抗拉强度随着Al元素的上升,先上升后下降,但依然高于纯钛样件。通过原位合成思路与SLM技术的结合,对复合材料性能的提升具有重要意义。

为提高选区激光熔化成形AlSi10Mg零件力学性能, 文中通过球磨法获得Sc-AlSi10Mg复合粉末, 并研究成形试样的相成分、微观组织、显微硬度、拉伸性能和耐蚀性能。对相同工艺参数下成形的试样进行对比, 0.5%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样显微硬度最高, 由146.89 HV提高到174.88 HV, 增长19.06%。0.1%(质量分数)Sc-AlSi10Mg试样拉伸性能最好, 极限拉伸强度由370.20 MPa提高到420.98 MPa, 提升13.72%; 延伸率由8.96%提高到10.27%, 提升14.62%。Sc-AlSi10Mg试样的耐蚀性能也有所增强。结果表明：添加稀土元素钪能细化选区激光熔化成形AlSi10Mg试样晶粒, 通过细晶强化作用提升性能, 这对其应用在航空航天、汽车等领域具有重要意义。

针对TC4钛合金材料进行选区激光熔化单道扫描和多道搭接工艺实验。通过改变激光功率和扫描速度来探究工艺参数对TC4成形效果和表面形貌的影响机理。对实验中出现的断续、球化、鱼鳞纹和“爆粉”等现象进行分析和优化。结果表明, 激光功率和扫描速度对熔道宽度和高度有较大影响, 选择合适的工艺参数窗口才能得到连续干净的熔道。熔池的对流运动会导致鱼鳞纹状凝固痕迹, 且随着扫描速度增加, 鱼鳞纹由圆润变得尖细。能量密度对多道搭接成形表面球化颗粒有较大影响。能量密度过大会导致“爆粉”现象, 可以通过降低激光功率或提高扫描速度来预防。

为了对岛式扫描策略在激光熔化沉积中的适用性进行验证, 采用正交连续扫描进行对比, 研究分析了岛式扫描对TC4成形件基底变形及性能的影响。结果表明, 相比于正交连续扫描, 随机跳转岛式扫描策略可大幅减小基底变形, 其较快的冷却速率还将细化析出的网篮α晶粒, 并抑制β晶粒的粗大生长, 但是区域交接处容易产生未熔合孔洞缺陷, 使得成形件抗拉强度与屈服强度有所提升, 但塑性有所削弱。

金属构件激光增材制造技术是三维打印技术研究的热点, 其比较成熟的制造工艺包括激光熔化沉积技术和激光选区熔化技术。轻合金以其优良的综合性能而广泛应用于航空航天、医疗等行业, 因此与其相关的激光增材制造技术已经成为国内外竞相开展的重要研究方向。在介绍以钛合金和铝合金等轻合金激光增材制造研究现状的基础上, 分析了其存在的主要问题, 并讨论了现阶段国内研究的部分热点及其发展趋势: 专用粉末研发、基础理论研究及高效、高性能构件制造等。

为了分析超声冲击强化激光熔覆层工艺过程的应力场变化规律,建立了超声冲击强化镍基高温合金GH4169基材熔覆镍基高温合金粉末GH95熔覆层过程的仿真模型,使用Marc有限元分析软件分析了超声冲击强化过程中的应力场的变化,并进行了试验验证.结果表明:超声冲击后激光熔覆层残余应力显著减小,局部区域残余拉应力得到完全消除;超声冲击后熔覆层表层形成一定深度的压应力区域,熔覆层X方向形成最大压应力值为－263.9 MPa,残余应力消除率达126.98%.仿真结果为超声冲击激光熔覆层工艺试验提供了理论指导.

基于激光修复技术，采用镍基高温合金FGH95粉末对航空发动机常用材料GH4169合金进行不同激光线能量密度q下激光修复对比试验，对修复试样进行弯曲性能测试与金相分析。研究激光线能量密度对修复试样弯曲性能的影响，探讨激光修复后试样弯曲性能变化的微观机理。结果表明：修复试样弯曲强度与无损试样接近，基本达到无损试样的弯曲性能。当q=120.0 J/mm2时，修复试样弯曲强度最大，为827.16 MPa，高于无损试样0.5%。随着激光线能量密度的增加，修复试样弯曲强度先增加后减小。在较高激光线能量密度下（154.3 J/mm2），因修复区组织枝晶粗化，导致修复试样弯曲性能下降。

将反馈型(BP)神经网络和遗传算法(GA)相结合用于激光多层熔覆厚纳米Al2O3-13%TiO2(质量分数)陶瓷涂层的工艺参数优化，根据3因素3水平正交试验结果对神经网络模型结构进行训练，建立了熔覆工艺参数(熔池闭环控制温度、超声振动频率及保温箱预热温度)与涂层性能(结合强度和显微硬度)之间的遗传神经网络预测模型。在此基础上，采用遗传算法对纳米陶瓷涂层结合强度和显微硬度进行了单目标和多目标参数优化。结果表明，遗传神经网络模型预测值与试验值误差较小，相对误差不超过2.5%。遗传算法优化的涂层最大结合强度和显微硬度分别为70.7 MPa和2025.5 HV；在结合强度和显微硬度两者权重相同的情况下，当熔池闭环控制温度为2472.0 ℃、超声振动频率为31.9 kHz和保温箱预热温度为400 ℃时涂层综合性能最优，对应的结合强度和显微硬度分别为69.1 MPa和1835.5 HV。

在简要阐释激光熔覆技术工作原理和技术特点的基础上, 介绍了激光熔覆材料体系、工艺种类、工艺参数和涂覆层微观组织结构, 另外讨论了激光熔覆技术所面临的主要问题, 并提出了激光熔覆技术的发展趋势。重点介绍了所做的一些相关工作: 激光熔覆MCrAlY涂层、激光熔覆纳米涂层、激光熔覆过程中热力耦合有限元数值模拟、激光熔覆过程裂纹形成机理及控制、激光熔覆纳米陶瓷颗粒增强金属基梯度涂层以及激光多层熔覆大厚度纳米热障陶瓷涂层成型控制等。

采用激光重熔工艺对等离子喷涂预置Ni基WC复合涂层进行处理, 研究了激光工艺参数对涂层微观组织和性能的影响。用扫描电镜(SEM)、显微硬度计和球-盘式摩擦磨损机分析了涂层微观结构、显微硬度和高温摩擦磨损特性。结果表明, 激光重熔消除了等离子喷涂层的片层状结构、孔隙等缺陷, 涂层致密性提高; 随着激光功率的增加, WC颗粒烧损和溶解增多, 同时涂层稀释率变大; 激光重熔处理后涂层的显微硬度和磨损性能显著高于原等离子喷涂层, 但激光功率对其有较大的影响, 工艺参数的合理选择有利于WC颗粒适当熔化, 从而在涂层中保留较高比例的硬质相, 同时使WC颗粒与Ni基体的结合较强, 达到较高的显微硬度和耐磨性能。