采用选区激光熔化技术烧结混合后的18Ni300马氏体模具钢粉末和微米SiC粉末，研究加入不同体积分数的SiC粉末对成型试样表面粗糙度、微观结构及力学性能的影响。结果表明，随着SiC体积分数增加，试样顶面的隆起和球化现象加剧，表面粗糙度和孔隙变大，侧面粘粉严重，凝固组织由胞状晶向柱状晶再向枝晶转变，试样的硬度和抗拉强度均高于未添加SiC粉末试样。当加入的SiC粉末体积分数为0.5% 时，试样的硬度和拉伸强度最大，分别达到了371.1 HV和1.51 GPa，相比未添加SiC粉末试样分别提升了7%和54.8%。因此，SiC粉末的加入虽然提高了顶面的粗糙度及孔隙率，但可转变和细化晶粒，增强位错密度提高力学性能，进而提升试样综合使用性能。

综述了增材制造马氏体时效钢的研究进展，包括增材制造工艺和后处理对力学性能和微观组织的影响以及异质结构马氏体时效钢和梯度结构马氏体时效钢的力学性能和组织结构特点。此外，还总结了增材制造马氏体钢的合金成分、主要作用及其设计思路，分析了合金成分对马氏体时效钢的力学性能和微观组织的影响，着重讨论了复合颗粒增强相在增材制造马氏体时效钢中的强化效果与强化机制。介绍了增材制造马氏体时效钢在随形冷却模具、激光熔覆修复技术和表面涂层或表面改性等领域中的应用，并对增材制造马氏体时效钢在未来的发展方向进行了展望。

利用激光选区熔化(selective laser melting, SLM)成形技术对MS1模具钢的成形工艺进行研究, 获得了均匀致密的打印态试样。对打印态试样进行850 ℃×1 h固溶+550 ℃×4 h时效热处理, 并分别对打印态和热处理态试样进行显微组织和力学性能分析。结果表明: MS1模具钢的SLM打印态的合金组织主要由板条状马氏体和奥氏体组成, 组织均匀细小, 但存在微小缩孔; 热处理改善了MS1模具钢的打印态组织, 消除了缩孔缺陷。热处理后, MS1模具钢内部析出了强化相, 使其强度增大, 塑性降低。其中, 屈服强度提升超过1倍, 抗拉强度提升70%以上, 硬度提升82%以上, 延伸率由10.7%降至5.6%。

在气雾化制粉过程中，坩埚熔蚀形成纳米夹杂物是难以避免的。采用选择性激光熔融设备对添加有纳米氧化铝粉的18Ni300模具钢粉进行3D打印，研究纳米氧化铝添加量对成型件组织和力学性能的影响规律，确定杂质的容忍限度，为气雾化制粉提供决策依据。研究结果表明，当纳米氧化铝添加量（质量分数）不高于1%时，打印态样件及低温时效热处理态样件中未发现第二相偏析现象；当纳米氧化铝添加量高于1%时，出现了Ni₃（Al，Ti）和Al₂O₃偏析相，内部裂纹和球形气孔数量增加，成型件的力学性能下降。添加1%纳米氧化铝的时效热处理态样件的抗拉强度最大，为1658 MPa。

模具钢H13具有优良的高温性能，在高温压铸模具领域有着广泛的应用。传统加工方式无法制造复杂结构的随形冷却模具，常规选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）成型H13存在效率低、易产生内部裂纹和局部翘曲等缺点。介绍了自主研发的高温SLM系统和创新的复合光斑技术，其中复合光斑包括半导体激光预热光斑和光纤激光熔化光斑。当扫描速度为1800~2500 mm·s^-1时，在250 °C高温基板预热条件下，分别使用单光斑和复合光斑对H13的高速成型进行了工艺研究。结果显示，在合适的复合光斑配置下获得的最高致密度优于相同成型效率的单光斑。并从能量输入角度，对复合光斑的作用机理进行了定性分析。

采用1064 nm皮秒光纤激光器，在5组不同的能量密度参数下对H13热作模具钢表面油污和锈迹等污渍进行激光清洗，结果表明：2 J/cm²和3 J/cm²能量密度的激光清洗效果最佳，可使清洗后的表面粗糙度R_a分别达到（1.1±0.3）μm和（1.5±0.5）μm，表面硬度分别提高到（256±3.8）HV和（256±2.9）HV，清洗后的物相主要包括VC、（Mo，Cr）₆C、（Cr，Fe）₇C₃和（V，Cr）₂C，同时EDS能谱测试结果表明模具表面的C、Mo、V、Cr元素含量增大。

在汽车塑料模具钢P20表面激光熔覆了镍基合金强化层, 利用金相显微镜、显微硬度计、摩擦磨损试验机等设备检测了合金强化层的组织和性能。试验结果表明, 激光熔覆可在汽车塑料模具钢P20基材表面获得组织致密, 晶粒细化, 与基体结合牢固的强化层。强化层的硬度呈梯度分布范围为474~678 HV0.2, 比基材提高75.3%以上。激光合金强化试样在20 ℃和200 ℃环境下的耐磨损性比基材提高了33.1%和34.7%。利用激光熔覆对汽车塑料模具表面制备合金强化层, 将大大延长模具的寿命。

为了获得高精度、高光洁度和高质量的随形水路模具, 达到良好冷却效果。采用HANS M160选区激光熔化(SLM)设备对1.270 9模具钢粉末进行单因素试验法探究重复扫描次数、扫描偏置对成形质量的影响, 并对比添加激光轮廓参数后对成形质量的影响。结果表明, 当激光功率150 W、扫描速度1 150 mm/s、扫描间距50 μm、铺粉层厚为30 μm, 轮廓扫描次数为1次、扫描偏置为0 mm时, 此时的输入能量密度为86.96%, 可以获得硬度367 HV0.1, 侧面粗糙度5.69 μm, 致密度高达98.61%。经过试验验证, 添加激光轮廓参数能改善制件的成形质量。

通过选取激光熔化(SLM)技术打印制备18Ni300试样, 采取不同的热处理工艺和冷却方式进行热处理研究, 通过拉伸试验、洛氏硬度及金相显微等性能检测, 可得知不同热处理后的材料力学性能, 其中经去应力退火550 ℃+固溶处理820 ℃+时效490 ℃热处理后得到金相组织为细小的板状马氏体, 硬度可达54 HRC, 抗拉强度达1 800 MPa, 具有良好的综合力学性能, 可对SLM打印金属零件热处理提供参考。

采用选区激光熔化(SLM)技术制备4Cr5MoSiV1模具钢试样, 研究激光线能量密度η对显微组织、碳元素损耗及显微硬度的影响。研究表明：SLM成型4Cr5MoSiV1模具钢试样的显微组织主要为马氏体和少量残余奥氏体。脱碳反应、飞溅行为和元素烧蚀共同造成碳元素的损耗, 当η=950 J·m-1时, 碳元素损耗率高达17.7%。随着η的增加, 试样的晶粒尺寸增大、碳元素损耗率升高、马氏体含量降低; 在同一η下, 试样过渡区的晶粒尺寸最小、碳元素损耗率最低, 而热影响区的晶粒尺寸最大、碳元素损耗率最高。随着η的减小, 孔隙缺陷增多; 当η过大时, 试样将出现冷裂纹缺陷。当η=905 J·m-1时, 试样显微组织均匀, 致密度高, 具有较高的显微硬度(熔池中心区域为710.3 HV, 过渡区为732.4 HV)。