为实现航空钛合金关键结构的改性去应力修复，在钛合金表面Nd:YAG激光制备了梯度改性修复层，扫描电镜(SEM)观察了微观组织，用能谱分析仪（EDAX）分析了元素成分和含量，测量了抗热震和热疲劳性能。结果表明，修复层微观组织主要为粗大和不完整的树枝晶、相对较细小的等轴和近等轴晶及细小短纤维状形态；随Cr3C2含量增加，树枝晶的数量、大小均呈上升趋势。梯度修复层比传统复合涂层具有更优异的抗热疲劳和热震性能。修复层表面氧化膜均匀致密，主要为连续的短纤维状组织，Ti600基体的氧化膜主要为疏松的金红石结构的颗粒状TiO2晶粒，以多面体规则形状堆垛，且晶粒粗大。

为研究激光喷丸镍基合金残余应力的高温松弛行为，首先对IN718 合金进行单次激光喷丸强化，随后，对喷丸后试样进行高温保持，对比分析了不同保温温度和不同保温时间下残余应力值、半峰宽值(FWHM)变化及晶粒演变特征。结果表明，激光喷丸后，喷丸区域呈残余压应力状态，FWHM 值升高，近表层材料晶粒明显细化；高温保持过程中试样的残余应力松弛量与保温温度和保温时间呈正相关。应力松弛速率在保温初期较大，随后逐渐减小。保温温度为800 ℃，保温时间为300 min 时，残余应力松弛量最大，松弛幅度达82.14%。保温温度一定时，材料表面FWHM 值下降幅度随保温时间的增大而增大，600 ℃保温温度下，FWHM 值变化不明显。600 ℃保温300 min 后材料的晶粒尺寸仍较小，晶粒细化效应仍然显著，而800 ℃保温下晶粒长大迅速，保温300 min后材料的晶粒细化效应基本消失。

采用连续点式锻压激光快速成形技术制备了TA15合金厚壁件，研究了不同退火温度对连续点式锻压激光快速成形TA15合金的显微组织以及室温拉伸力学性能的影响。分析了连续点式锻压塑性变形区大小及所制备TA15合金显微组织的形成机理，解释了退火过程中TA15合金层片组织转变为等轴组织的原因。实验结果表明，随着退火温度的升高，TA15合金退火组织等轴α晶粒体积分数越高，且晶粒尺寸越大，同时退火TA15合金强度降低、塑性升高。

采用3 kW光纤激光偏置铝侧焊接的方式，完成了TC4钛合金和6082铝合金的连接。测试了接头的宏微观组织及力学性能特征，通过有限元方法对接头的温度场分布及钛/铝结合界面的热循环曲线进行了模拟。研究结果表明，钛/铝激光偏置焊接可获得无裂纹、无气孔,具有良好拉伸强度的接头，钛试板在焊接过程中发生部分熔化，端面变得不平整。在凝固过程中，钛/铝结合界面会形成一个厚度较薄的钛/铝金属间化合物层，其主要相为TiAl3。拉伸试验表明，接头的最高抗拉强度为153 MPa，是铝基材强度的72.9%；接头的断裂模式为脆性解理断裂，断裂发生在金属间化合物层位置，引起断裂的脆性相为TiAl和TiAl3。

激光熔钎焊是利用两种合金熔点的差异，通过激光加热使低熔点材料（母材和填充材料）熔化，在接头界面与固态高熔点母材相互作用达到冶金结合的异种合金连接方法。按激光能量吸收机制对激光熔钎焊进行了分类，并结合所做工作，阐述了激光熔钎焊方法的发展及研究进展。

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以质量分数为54.51Ti-37.68Ni-7.81B4C粉末混合物为原料，利用激光熔覆技术在TA15钛合金基材表面制得了以外加未熔B4C颗粒及快速凝固“原位”生成硼化钛和碳化钛为增强相，以金属间化合物TiNi、Ti2Ni为基体的复合涂层。采用光学显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段分析了涂层显微组织，并测试了涂层的二体磨粒磨损性能。结果表明，激光熔覆硬质颗粒增强金属间化合物复合涂层硬度高、组织均匀并表现出优异的抗磨粒磨损性能。高硬度、高耐磨的B4C、硼化钛和碳化钛陶瓷增强相与高韧性TiNi/Ti2Ni金属间化合物基体的强韧结合是激光熔覆涂层优异耐磨性的主要原因，其磨损机理为轻微的显微切削和塑性变形。

结合飞机起动机钛合金叶轮的修复需要，研究了Ti-6Al-3.5Mo-1.8Zr-0.23Si(TC11)钛合金激光熔化沉积修复工艺及界面的组织与力学性能。结果表明，激光熔化沉积TC11钛合金及界面重熔区具有典型的魏氏组织特征，基体热影响区组织逐渐由魏氏组织向双态组织过渡；激光熔化沉积TC11钛合金的抗拉强度高于界面过渡区及基体，而塑性稍低于基体。通过采用逐点熔化沉积的方法对叶轮受损叶片进行了修复，经加工检验后通过了超转试验考核，实现了装机应用。

为了解决激光自熔焊接时薄板焊缝易产生负余高的问题及满足高装配精度的要求，提出了激光填丝焊接(LWFW)工艺，开展了Hastelloy C-276屏蔽套材料的LWFW实验，研究了工艺参数对焊缝形貌的影响，分析了接头不同区域的显微组织、元素分布及显微硬度特征。结果表明，运用LWFW可以获得上下表面正余高可控的焊接接头，在优化工艺参数条件下可获得上下余高、接触角基本一致的焊缝形貌。焊缝晶粒细化明显，母材与熔化线交界处无明显热影响区，焊缝不同熔化区域元素分布均匀，没有明显的元素宏观偏析，但柱状枝晶区Mo元素存在显微偏析。接头不同熔化区域显微硬度分布均匀，硬度值与母材的基本相当。

采用激光选区熔化（SLM）技术成型CoCrMo合金标准样件，并将SLM成型的CoCrMo合金和铸造CoCrMo合金分别与超高分子量聚乙烯（UHMWPE）样件配副进行摩擦磨损实验。实验结果表明，在干摩擦、生理盐水、人工唾液和小牛血清4种润滑条件下，SLM成型的CoCrMo合金摩擦系数均小于铸造CoCrMo合金。另外，不同润滑条件下，SLM成型的CoCrMo/UHMWPE和铸造CoCrMo/UHMWPE的磨损机理不同。