γ′相强化镍基高温合金以其良好的高温组织与性能稳定性被广泛应用于航空航天、石油化工、汽车能源等领域，激光增材制造可满足现代工程领域对零部件内部结构优化与自身轻量化的要求，成为镍基高温合金复杂结构零部件制造与修复的新兴技术。然而，传统牌号的高强镍基高温合金的成分及强化机制与激光增材制造快速非平衡凝固及固态相变过程不适配，较宽的凝固温度区间和失衡的高温强韧性易引起微裂纹缺陷，难以保证合金的组织完整性和力学性能，严重制约了激光增材制造技术在高性能高温合金中的应用推广。基于此，本文综述了激光增材制造γ'相强化镍基高温合金裂纹的形成原因和影响因素，根据开裂机理从成分修正、成形工艺参数优化、后处理制度调控等方面总结了裂纹控制相关研究进展，探讨了当前能从根源上抑制裂纹的专用合金成分开发策略，并对激光增材制造γ'相强化镍基高温合金的未来发展方向进行了展望。

航空发动机中涡轮盘及涡轮叶片的服役条件不同，通过制备梯度材料可以避免涡轮盘与涡轮叶片连接处提前失效。然而，梯度过渡区的成分变化会导致合金组织改变，是影响性能的关键。为探究合金成分变化对镍基梯度材料显微组织的影响，本团队选用镍基粉末高温合金和定向镍基高温合金为原料，利用激光快速熔炼技术，通过调整两种合金的混合比例，制备出了11种典型成分的合金锭；研究了合金成分对梯度合金晶粒形貌和析出相的影响，重点探讨了合金的枝晶形貌、析出相尺寸和含量随合金成分的变化规律。结果表明：激光快速熔炼11种成分镍基合金锭显微组织中的一次枝晶和二次枝晶臂均比较发达，合金成分改变对枝晶形貌的影响较小，平均一次枝晶间距约为110 μm，显微组织均由γ相、γ′相、碳化物和γ/γ′共晶组成；随着镍基粉末高温合金含量的降低，合金锭中γ′相的含量和尺寸不断增加；由于元素偏析，γ′相形成元素Al、Ti、Ta、Nb会偏析在枝晶间，导致枝晶间γ′相的含量及尺寸均大于枝晶干。11个试样的显微硬度值相差不大，整体硬度值分布在500 HV左右。

近年来，随着“中国制造2025”的大力推动，增材制造技术已经在航空航天、****等多个战略产业领域展现出了巨大的应用价值和广阔的应用前景，是世界先进制造领域发展最快、技术研究最活跃、关注度最高的研究方向之一。虽然增材制造技术与整体锻造等传统加工方法相比有着诸多优势，但当金属增材制造成形工艺选择不合适时，成形件内部易产生气孔、未熔合等缺陷；同时，制造过程中超快的加热/冷却会在构件中产生较大的残余应力，最终导致构件开裂、变形，显著降低增材制造成形件的内部质量和力学性能。由于增材制造过程涉及十分复杂的材料冶金、物理、化学和热力耦合现象，因此难以通过传统的材料表征手段对其进行分析。随着同步辐射光源和中子源的快速发展，基于同步辐射和中子衍射的表征技术在分析金属增材制造零件内部缺陷和力学性能等方面扮演着越来越重要的角色，这些技术可以阐明增材制造过程中熔池的动力学行为、凝固缺陷的产生机制、构件中应力的分布状态以及非平衡固态相变等过程。本文综述了同步辐射和中子衍射技术在增材制造过程中进行原位观察和应力分析的原理、各自的优势以及它们在增材制造中的实际应用，总结了其应用于金属增材制造技术的最新进展，并对其未来的发展进行了展望。

高性能金属构件的激光增材制造可以实现复杂零件的“近净成形”，是近年来航空、航天、船舶海洋等现代重大装备制造业的研究热点。由于增材制造过程中材料的熔凝行为受原材料组分和制备工艺的影响，一旦材料或成型工艺选择不合理，成型件会不可避免地出现缺陷，影响构件性能。因此，对金属构件激光增材制造中的缺陷产生机理及控制机制进行研究很有必要。总结了近年来金属构件激光增材制造缺陷的控制方法，归纳了缺陷的种类，对制造过程中的三种典型缺陷——裂纹、孔隙和夹杂的产生机制进行了分析，并根据其产生机理针对性地提出了相应的控制机制，展望了金属构件激光增材制造缺陷控制方法的未来发展方向。

采用激光直接沉积技术制备TA2/TA15梯度材料,研究了该梯度材料的显微组织演变及弯曲性能,并通过有限元模拟重点探讨了弯曲过程中梯度过渡区不同成分合金的应力-应变行为。结果表明:由底部TA15合金向上过渡至TA2合金时,微观组织由网篮α+β相逐渐向单相α相过渡,合金元素种类和β相体积分数逐渐减少,α相体积分数逐渐增加。随着Al元素含量增加,显微硬度增大,抗弯强度由964 MPa增大至2156 MPa。有限元应力场模拟结果表明,试样在弯曲变形过程中,顶部受到压应力作用,底部受到拉应力作用。与TA15试样相比,Al元素含量减少会降低梯度材料的抗弯强度,但会大幅提升其塑性能力,并实现应力均匀过渡。在所有的试样中,GZ-3试样的综合性能最优。

基于GaAs 0.1 μm pHEMT工艺，设计了一款工作在 0.1~0.14 THz的小型化定向耦合器芯片。采用加载开路枝节线的方式提高传输线的等效电长度，进而实现电路结构的小型化；利用曲折线的方式构成开路枝节线，使得耦合器的物理尺寸进一步缩小。采用电磁仿真软件仿真表明，所设计的小型化定向耦合芯片中心工作频率为 0.12 THz，相对带宽大于 30%，带内的回波损耗高于 20 dB，带内插入损耗小于 1 dB，耦合度为( 10±0.5) dB，带内隔离度大于 20 dB，直通端口与耦合端口相位差为 90°±3.5°，其尺寸为0.21 mm×0.19 mm(不计 Pad尺寸)。

作为低频段混频电路中的典型拓扑结构, 基尔伯特单元在毫米波、太赫兹领域的应用较少, 在Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体单片微波集成电路 (MMIC)设计中, 超过 100 GHz的基尔伯特混频器很少有文献报导。基于 70 nm GaAs mHEMT工艺, 设计了一款 120 GHz的双平衡式基尔伯特混频器, 同时对该混频器版图结构进行优化改进, 提升了混频器中频差分输出端口间的平衡度。仿真结果显示该混频器在本振输入 0 dBm功率时, 在 100~135 GHz频率范围内有 (-7.6±1.5) dB的变频损耗, 射频输入 1 dB压缩点为 0 dBm@120 GHz, 中频输出带宽大于 10 GHz, 差分输出信号间的功率失配 <1 dB, 相位失配 <4°。该芯片直流功耗为 90 mW, 面积为 1.5 mm×1.5 mm。

采用激光增材制造技术制备了钴基高温合金DZ40M, 研究了沉积态DZ40M的微观组织, 对比分析了不同热处理制度下DZ40M的微观组织及力学性能。结果表明, 激光增材制造技术得到的DZ40M组织比传统定向凝固的更细, 拉伸强度及塑性都有不同程度的增大。1280 ℃固溶处理能够使DZ40M的初生碳化物充分固溶并析出新的共晶组织, 再经950 ℃或者1020 ℃的时效处理, 有二次碳化物析出, 时效处理对DZ40M力学性能起到良好的强化作用, 并在一定范围内保留其塑性, 其中1280 ℃/4 h＋1020 ℃/12 h热处理制度处理试样, 能够在提高室温抗拉强度的同时, 最大程度地保留沉积态塑性。

利用激光增材制造技术制备了沉积态和锻态Ti60A钛合金,并在600~800 ℃温度下进行了氧化实验,研究了不同氧化条件下试样的增重量及显微硬度的变化规律。结果表明,沉积态和锻态Ti60A合金的表面氧化产物主要由TiO₂和Al₂O₃构成,氧化层的生成是由氧向基体内扩散与Al和Ti元素向外扩散的共同作用所致;在相同的实验条件下,与锻态的相比,沉积态Ti60A合金氧化增重量更小,表面氧化层更致密,厚度更小,氧元素的扩散深度更小,高温抗氧化性能更好。

利用激光增材制造技术制备了MC碳化物增强Inconel625复合材料,研究了TiC添加量对复合材料显微组织、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明,添加TiC的复合材料的显微组织由枝晶状γ基体与枝晶间呈弥散分布的增强体组成。随着TiC添加量的增大,复合材料中一次枝晶间距逐渐减小,而枝晶间碳化物含量和显微硬度逐渐增大,抗磨损性能比Inconel625合金提高80%以上。当TiC的质量分数为1%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度比Inconel625合金分别提高了21.9%和27.5%,但延伸率减小。