基于激光熔化沉积技术制备了高强度Al-Mg-Sc-Zr合金试样，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度和室温拉伸等试验方法，研究了能量密度和送粉速率对沉积试样的致密度、微观组织演变和力学性能的影响规律。结果表明：在送粉速率一定的条件下，随着能量密度的提高，沉积试样的致密化行为逐渐增强，致密度呈现逐渐升高的趋势。随着送粉速率的提高，趋势愈发显著。在送粉速率为5.5 g/min、能量密度为50~150 J/mm²的条件下，试样致密度从97.88%提高至99.47%。在优化的工艺条件下，即能量密度为100 J/mm²、送粉速率为2.5 g/min时，获得了最优综合力学性能的沉积态试样，其致密度、屈服强度、抗拉强度、延伸率以及显微硬度分别为99.51%、268 MPa、450 MPa、18.4%和120.18 HV_0.2。

为了实现高性能、低孔隙率Al-Mg-Sc-Zr合金在航空航天主承力结构领域的广泛应用，采用激光熔化沉积-热轧复合工艺制备了Al-Mg-Sc-Zr合金试样。基于金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度和室温拉伸实验等检测方法，探究了复合工艺与微观组织和力学性能之间的关系，确定了最优工艺参数；研究了热轧压下量对沉积态试样微观组织演变、微孔缺陷闭合行为及力学性能的影响规律。结果表明：微孔缺陷随压下量的增加而逐渐减少，当压下量达到50%时，微孔缺陷完全闭合，试样的强度和硬度显著提高，熔合线区域合金元素的分布变得均匀。在优化的工艺参数条件下，复合工艺制备试样的抗拉强度、屈服强度、延伸率和硬度分别为412 MPa、243 MPa、22.8%和118.76 HV，较未轧制试样分别提高了22.6%、12.5%、54.1%和15.3%。

为了提高SLM成形Al-12Si合金的综合性能，通过气雾处理方式加入Er、Zr元素后进行SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金。通过试验测试手段研究其微观结构、物理力学特性等指标，深入分析Er与Zr元素在Al-12Si-(Er-Zr)合金SLM加工过程中的强化作用机制。研究结果表明：在能量密度达到57.5 J/mm3时，合金获得99.2%的最高相对密度。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金中存在灰色Al与白色共晶Si组织，呈网状分布形态特征，Er、Zr元素可以对Al-12Si-(Er-Zr)合金起到明显晶粒细化的效果。与Al-12Si合金相比，SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金硬度增大了26.1%，合金拉伸强度增大20%，屈服强度增大27%，伸长率变化不明显。SLM制备Al-12Si-(Er-Zr)合金晶粒都达到较大的Schmid因子，含有更多的高Taylor因子，更高比例Brass冷轧织构和Copper拉伸织构，使Al-12Si-(Er-Zr)合金获得更高的力学强度。

为了实现高强度、高致密Al-Mg-Sc-Zr合金的成功制备，基于激光熔化沉积技术制备了不同工艺条件下的合金块体试样，采用金相显微镜、扫描电子显微镜、显微硬度仪和室温拉伸等实验方法，研究了水冷条件及超声振动辅助对沉积试样微观组织、孔隙缺陷演变及力学性能的影响规律。结果表明：外部冷却场辅助可以显著提高基板对沉积试样累积热量的传输效率，从而降低沉积试样的孔隙率、提高致密度；超声振动辅助凭借其特有的声流效应与声空化效应，促进了熔池中小气泡的聚集与上浮，孔隙数量明显减少、尺寸明显减小，晶界处共晶相发生细化；在优化的外场辅助条件下，获得了沉积试样的最优力学性能，其屈服强度、抗拉强度、延伸率、显微硬度分别为234 MPa、385 MPa、17.1%、125.84 HV（加载载荷为1.96 N）。

利用团簇结构模型设计了五种不同Nb含量的Ti-Zr-Nb合金，并在纯钛基板上进行了激光定向能量沉积试验。系统分析了Nb含量对沉积态合金凝固组织和性能的影响规律。结果表明，不同成分沉积态合金均由单相的β-Ti近等轴晶组成。但随着Nb含量的增加，其在β-Ti中的固溶量增加，合金成分过冷度增大，因此β-Ti晶格畸变增大，晶粒细化。受组织演化的影响，沉积态合金的力学、摩擦磨损和耐蚀性能随Nb含量的增加呈现出递增的变化趋势，而成形性呈现出递减的变化趋势。因此，应将Nb含量(原子数分数)限制为3.75%～5.00%，以使合金的力学、摩擦学、化学与成形性能之间实现良好的平衡。

由于镁合金耐磨及硬度性能较差,应用激光重熔技术进行表面改性就显得尤为必要,其中激光功率因素所产生的影响十分显著。为了探究激光重熔中功率因素对稀土镁合金的微观组织结构,硬度以及摩擦磨损性能的影响。通过使用3 kW的DILAS半导体激光器对Mg-1.85Y-7.91Zn-0.75Zr(质量分数,%)合金进行不同功率下的激光重熔实验。采用光学显微镜(OM),电子扫描显微镜(SEM),X射线衍射仪(XRD)和能谱仪(EDS)观察所制得试样的组织,形貌,相成分及分布;使用显微硬度计测量维氏硬度;使用摩擦磨损试验机测试样品的摩擦磨损性能,从而得出不同激光功率对组织,性能的影响。研究表明,经过重熔处理的合金宏观凝固组织明显细化,且随着功率升高,晶粒变大,第二相分布愈加弥散。由于细晶强化,固溶强化以及弥散强化的影响导致了硬度和耐磨性提高,其中800,1000,1200,2000 W激光功率作用下重熔细晶区的维氏硬度平均值分别为90.97,93.47,94.20,95.53 HV,而粗晶基材区的维氏硬度平均值仅为63.90 HV,2000 W功率作用下的硬度照比基材提升了49.50%。随着功率的升高,耐磨性越高且逐渐从以黏着磨损为主过渡到以磨粒磨损为主。可见,激光重熔技术可以明显强化该稀土镁合金,激光功率的增大可以显著增加该合金的硬度以及抗摩擦磨损性能。

为提高锆合金表面的耐摩擦、耐腐蚀性能, 研究在锆合金表面激光熔覆TiN粉末, 制备TiN/ZrN陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能量散射X射线谱仪(EDX), 分别分析了熔覆层的显微组织形貌、成分与相结构, 测试了激光熔覆层的显微硬度。结果表明, 在适当的工艺参数下, 可制备出没有裂纹、气孔和表面质量良好的熔覆层。熔覆层的表层有大量密集生长的树枝晶组织, 中层开始出现颗粒状和块状的组织, 结合区有少量的纤维状组织, 且熔覆层主要由Zr、ZrN、TiN等相组成。激光熔覆层硬度值从表及里呈递减变化, 熔凝层的硬度最高达到863 HV0.1, 是锆合金基体(约为180 HV0.1)的4.8倍。