激光直接金属沉积(Direct Metal Deposition, DMD)作为一种典型的增材制造方式通过利用激光作为热源逐层沉积金属粉末来制造三维零件。然而成型过程中的不稳定因素较多尤其是熔池温度、冷却速率等, 这些最终将导致成形件较低的宏观尺寸精度以及不均一的微观显微组织等进而严重影响零件使用性能。通过选用薄厚特殊基板, 利用比色高温计实时监测熔池温度作为闭环反馈信号, 通过建立基于PID控制算法的在线控制系统实时调节激光功率使得沉积过程中的熔池温度控制稳定, 并利用另外两台比色高温计定点逐层监测沉积层两端热历史并计算冷却速率。开闭环实验对比表明熔池温度稳定条件下层厚标准差降低了62%, 各位置晶粒表征参数标准差均得到降低。

为了对激光直接金属沉积成形技术中不同参数进行规范，对Inconel 625球形合金粉末进行了激光直接金属沉积成形试验，对成形参数进行了无量纲化，得到了以接触角为几何形貌评价参数的加工图，并对工艺参数与单道沉积层几何形貌间的关系进行了分析讨论。结果表明，特征能量比为0.5~0.7时，粉末完全熔化且不造成能量剩余，沉积层呈现平滑的椭圆形;送粉速率是控制沉积层高度的首要因素，当送粉速率恒定时，激光功率对熔池深度影响较大。

采用三维瞬态模型模拟了同轴激光直接金属沉积过程中激光束在基材附近穿过汇聚的钛金属粉末云时的衰减。采用射线追踪方法，计算了激光束受粉末影响部分被吸收、部分被散射后在各个方向的光强分布。考虑了激光波长和粒子数对激光衰减过程的影响。结果表明，具有均匀空间分布的0.01 g/mL钛粉末云对激光的吸收率为5.47%，激光束穿过粉末云时的衰减几乎不受波长影响，但随粒子数的增加而增强。数值模拟解与实验测得的1.06 μm处的粒子悬浮液透射率曲线相吻合。