增材制造是一种通过逐层沉积材料实现三维实体制备的近净成形技术，因其在制造复杂结构金属零件方面具有独特优势，已在航空航天、生物医疗和高端模具等关键领域获得广泛应用。然而，增材制造特有的成形过程也带来了与传统制造方法不同的缺陷特征，这些问题严重制约了成形零件的服役可靠性，成为该技术亟须解决的核心问题之一。本文系统总结了中国航发增材制造技术创新中心在增材制造金属材料缺陷方面的研究成果，重点阐述了孔洞、未熔合、夹杂及裂纹等典型缺陷的形貌特征、形成机制及其对力学性能的影响规律，并进一步分析了热等静压处理对缺陷闭合及力学性能的改善作用。针对当前研究存在的不足，本文建议从揭示缺陷形成机理与工艺映射关系、开发增材制造专用金属材料、建立面向零件服役要求的缺陷验收标准和研究智能化在线监测与闭环控制技术等方面开展研究，以进一步推动该领域的进步。

钎焊技术是航空结构制造过程中不可或缺的关键连接技术之一，广泛应用于高温、高应力及复杂服役环境下的构件连接。本文系统综述航空结构钎焊关键技术的研究进展与应用现状，重点涵盖航空发动机涡轮叶片、飞机金属蜂窝封严结构及散热器等复杂构件的钎焊技术应用。同时，针对陶瓷基复合材料、TiAl系高温合金和Nb-Si基难熔合金等新型航空结构材料，深入分析其在钎焊过程中的可焊性研究现状与面临的主要技术瓶颈。最后指出，通过引入数值模拟与机器学习技术，并结合多主元合金设计及微合金化调控策略，显著提升高性能专用钎料的成分筛选设计与工艺优化效率，加速构建覆盖全温域和全流程的技术标准体系，深化异种材料连接理论研究，为高端航空制造提供更加坚实的技术支撑。

3D打印技术作为一种新兴的成形技术逐渐走向成熟并有望取代传统热压注成型技术，成为目前制造航空涡轮叶片用陶瓷型芯的重要方法。然而，3D打印制备的陶瓷型芯由于其层状结构与气孔定向排列，导致烧结收缩率及强度等力学性能表现出显著的方向性差异，这种差异性行为严重限制其生产应用，成为目前亟待解决的问题。本文针对 3D 打印的陶瓷型芯存在的各向异性问题，系统总结各向异性表现形式，揭示其形成机理，明确了其评判标准，并总结出其调控策略。最后，从材料体系创新、工艺优化、综合性能调控、多技术融合与智能化等方面展望未来研究方向，为3D打印陶瓷型芯的高性能化与规模化应用提供了理论支撑。

焊接热循环过程中，热影响区内析出相分布特征与微观形貌的改变，极易导致焊接接头出现典型的热影响区软化，使其成为整个接头中最薄弱的环节。本工作提出一种融合光纤激光焊接工艺与高热稳定含Ce稀土析出相协同作用的焊接策略，通过调控熔化区和热影响区的析出相结构，一方面改善焊缝熔化区和热影响区析出相结构，另一方面显著缩窄热影响区尺寸、降低热影响区软化，进而整体提升焊接接头力学性能。结果表明：焊缝熔化区内形成大量微米/亚微米级析出相颗粒，这些颗粒弥散分布在枝晶臂边缘，有效钉扎位错、阻碍变形过程中位错的运动，从而强化熔化区；同时，热影响区内保留的高热稳定的稀土析出相则一定程度地维持合金原有的组织结构，使热循环过后热影响区的宽度控制在100 μm左右，显著降低焊接热循环对热影响区微观组织的影响。拉伸性能结果表明，经Ce元素微合金化及激光焊工艺优化后，焊接接头表现出良好的力学性能，所得接头拉剪强度达母材的74.4%，证明该焊接策略在实现稀土镁合金高质量连接方面的可行性与有效性。

整体式催化剂的一体化结构在降低流动阻力、提高传质传热效率的同时，规避了颗粒催化剂形态上的不足，使其具有更为高效、稳定的催化效果，在空间站、载人飞船、卫星姿态、轨道调控等领域中已有广泛应用。但传统成形方式在制备催化剂时无法实现宏观尺度上复杂结构的定制化生产以及微观尺度上孔道结构的灵活调控，制备工艺的落后阻碍了整体式催化剂的进一步发展。目前，国内外学者已开始使用增材制造技术进行整体式催化剂的设计与制造，其中根据使用需求对催化剂的三维结构、成形方式以及载体材料进行设计与选用是研究的重点。本文首先概述整体式催化剂传统成形方法的应用缺陷与增材制造成形方法的技术优势，进一步详细介绍催化剂结构的设计与调控方法，分析不同成形方式下载体的结构特征与后处理方法，总结常见的打印材料及载体性能，最后结合3D打印整体式催化剂在航空航天及各行业的实际应用现状，对催化剂增材制造的未来发展趋势，以及高温成形过程中催化剂孔隙结构保护、比表面积维持、活性组分负载等进行系统展望。

陶瓷型芯是航空发动机单晶高温合金空心涡轮叶片的重要转接件。为解决陶瓷型芯精细结构抗冲击不足的问题，采用光固化增材制造研制复合成型铝-硅基陶瓷型芯，形成尺寸精度和三点抗弯强度分别可达±0.003 mm和314 MPa的致密α-Al₂O₃相陶瓷精细结构部件，具有良好的抗冲击性；利用热压注成型包裹铝基陶瓷部件的陶瓷型芯主体，其抗弯强度和显气孔率分别为12 MPa和29.5%，使陶瓷型芯主体保证良好的退让性和溶失性。同时，建立铝-硅材料异质界面分离间隙宽度与两种材料热膨胀率、收缩率和弹性模量的关系，采用增材制造铝基陶瓷部件表面微观纹理设计，在复合成型陶瓷型芯上形成镶嵌咬合式铝-硅界面微观结构，提高异质界面的物理结合能力，有效补偿热过程异质界面分离。利用复合成型铝-硅基陶瓷型芯实现单晶空心涡轮叶片的基础浇注验证，工艺孔尺寸符合性高，内腔无多余金属，在航空发动机高温合金叶片精密铸造领域具有广阔的应用前景。

为了提高K465高温合金叶片服役裂纹钎焊修复接头的高温性能，采用新型Co-Cr-Ni-W-Al-Ti-Ta-B钎料，在1220 ℃/15 min条件下分别对0.05 mm和0.2 mm两种间隙K465高温合金钎焊连接进行研究，分析两种接头微观组织、元素分布规律和高温拉伸性能。结果表明，钎料对母材有优异的冶金相容性，钎焊过程中发生明显元素互扩散。0.05 mm间隙接头由γ′相弥散分布的γ/γ′双相基体和(W，Cr)B、富Ti硼化物、NiAl等化合物相组成；对于0.2 mm间隙接头，由于引入高温合金粉末填充材料，化合物相弥散分布、尺寸细化，但相种类未发生改变。两种间隙接头1000 ℃高温拉伸性能相当，0.05 mm和0.2 mm间隙钎焊接头抗拉强度分别为383 MPa和396 MPa，约为K465合金母材的70%。由于钎料与母材之间良好的冶金相容性以及B2有序NiAl相的强化作用，两种间隙钎焊接头均表现出优异的高温拉伸性能。

耐高温陶瓷基复合材料（HT-CMCs）因其卓越的耐高温、高强度、低密度及良好化学稳定性，在航空航天、能源等极端工况领域应用前景广阔。传统制造工艺在制备复杂形状与高性能HT-CMCs时存在局限，而增材制造（AM）技术以逐层堆积成形的独特优势，为复杂结构HT-CMCs制造开辟了新路径。该技术凭借直接制造冷却通道等复杂内部构型的能力，显著提升了材料的功能特性及结构效率，并基于服役需求能够实现性能导向的精准调控与定制化生产，同时大幅减少材料损耗，有效降低了制造成本。本文聚焦于HT-CMCs增材制造技术，介绍了其技术原理及应用现状，重点阐述了HT-CMCs材料增材制造体系设计、成形技术、工艺优化等方面的国内外最新研究进展。此外，本文展望增材制造HT-CMCs未来趋势：材料与工艺协同上，突破多材料打印界面瓶颈，开发复合工艺以实现多功能一体化与梯度结构；智能化体系构建上，建“数字控制-实时监测-参数优化”系统，借AI调控参数降低试错成本；模块化与循环制造上，开发可切换标准化模块，创新陶瓷废料回收以提高材料利用率，旨在推动其前沿工程化应用。

航空航天领域的发展亟需在超高温服役条件下具有优异力学性能的先进结构材料，近年来开发的难熔高熵合金（refractory high entropy alloys，RHEAs）虽具有应用前景，但仍面临着室温脆性及元素偏析等问题，对其制备工艺提出较大挑战。而增材制造技术在制备RHEAs方面具有抑制元素偏析、细化组织且可实现复杂形状构件制备等独特优势，具有广泛的研究潜力。本文从介绍增材制造RHEAs的主要技术方式出发，对增材制造RHEAs的微观结构、元素分布及相组成特征进行归纳并概述其室温和高温力学性能。针对增材制造RHEAs面临的开裂、孔隙等主要工艺挑战，对近年来的相应研究成果进行综述，并提出通过成分调控与晶界工程优化增材制造工艺的新思路。最后，本文对于未来通过增材制造技术引入晶界强化元素或高熵陶瓷强化相实现室温塑性与高温强度的进一步提升以及通过抑制开裂与残余应力实现大尺寸RHEAs复杂构件制备等方面进行展望。

TiAl合金室温塑性不佳，传统铸造和锻压工艺难以满足复杂结构部件的加工需求。激光选区熔化技术（SLM）具有制造周期短、材料利用率高、成形精度优异等特点，被认为适用于航空航天领域复杂零部件的制造。本研究采用Ti48Al2Cr2Nb与4% FeMo60（质量分数）合金粉末混合，制备名义成分为Ti47Al3.5Cr1Nb1Mo1Fe的合金。采用棋盘式搭接打印策略，同时优化打印参数，成功实现低缺陷率（仅为0.49%）TiAl合金的SLM成形。此外，利用X射线衍射、扫描电子显微镜等设备探究组织形成原因。进一步通过热处理工艺将打印态合金中大量的α₂相转变为大量的γ相，同时将打印过程中未熔化FeMo60粉末固溶实现固溶强化，合金抗压强度达770.3 MPa，提高30%。本研究为高性能、复杂形状TiAl合金的制备提供了重要参考。

电弧熔丝增材制造（wire-arc additive manufacturing，WAAM）以金属丝材为填充材料、电弧为热源，在大型复杂构件制造中具有显著优势，但存在制备周期长，路径规划复杂及残余应力显著等问题。针对电弧熔丝增材制造制备复杂结构件时，不合理制备路径导致的残余应力集中与应变缺陷，使用有限元仿真软件优化沉积路径，并基于优化路径制备成形质量良好的栅格构件单元体。结果表明：未优化路径冷却后，薄壁处等效残余应力为 361 MPa，节点处高达666 MPa；而优化路径冷却后薄壁处等效残余应力将至206 MPa，两节点处分别为260、427 MPa。相较于未优化路径，优化路径节点残余应力最大降幅61%，薄壁应力降幅43%，且节点与薄壁的应力差异显著降小，残余应力诱发的形变与缺陷明显降低。采用优化路径制备的栅格构件单元体熔道结合紧密、成形质量良好，无明显残余应力变形，验证了此优化路径在电弧熔丝增材制造栅格构件残余应力控制中的可行性。

激光定向能量沉积（laser directed energy deposition，LDED）凭借高效率与工艺柔性，正成为解决室温高脆性和高活性的TiAl4822（Ti-48Al-2Cr-2Nb）合金传统工艺难加工、难制备大型复杂构件问题的关键途径，以充分发挥其航空发动机等高温轻质部件的理想材料潜力。然而，LDED过程中快速熔融-凝固循环会产生极大的温度梯度和残余应力，从而导致构件开裂，但目前尚无成熟手段能够完全抑制裂纹产生。本工作利用整体高温辅助LDED制备出30 mm×25 mm×6 mm致密无裂纹的TiAl4822合金薄壁构件，并对其宏观形貌、微观组织、孔隙率及显微硬度进行研究。研究结果表明：在常温条件下，LDED制备的TiAl4822合金薄壁样件易发生以解理为主的脆性断裂，显微组织以细小等轴晶为主；引入800 ℃整体高温辅助后，沉积层晶粒定向生长为自下而上倾斜的柱状晶，孔隙率从0.05%降至0.008%，孔径分布更均匀，表面未见宏观裂纹；与此同时，显微硬度由常温样件的390.46HV_0.2降至354.94HV_0.2，这主要归因于在高温辅助条件下晶粒长大、晶界减少及析出相中γ相的含量相对增加。因此，整体高温辅助不仅有效抑制裂纹与大尺寸孔隙的产生，还优化微观组织均匀性，为TiAl4822合金的高致密、高性能制备提供新途径。

系统研究长直线与短直线扫描策略对激光选区熔化（laser powder bed fusion，LPBF）成形GH5188高温合金微观组织及力学性能的影响。金相与扫描电镜结果表明：两种扫描策略均形成由柱状晶与等轴晶共同组成的混合组织。短直线策略的熔池熔深较小，因重熔不足而中心区保留更多的小晶粒，使平均晶粒尺寸得到进一步细化（17.17 μm）。相比之下，长直线策略的热流方向更稳定，柱状晶外延生长更充分，沿构建方向形成更强的〈001〉织构，平均晶粒尺寸略大（20.86 μm）。力学性能测试表明：两种策略成形试样的室温拉伸强度与塑性差异较小；980 ℃，高温拉伸强度相当，但长直线策略试样的伸长率较短直线策略提升28.6%；927 ℃/90 MPa持久测试，长直线策略试样的断裂时间（50.2 h±1.8 h）及塑性（10.1%±0.5%）显著优于短直线策略（45.3 h±2.1 h，7.6%±0.4%）。断面微观组织分析显示，短直线策略试样的裂纹分布更加密集，且晶界处伴随明显的碳化物析出与粗化，反映出更高的晶界损伤敏感性。断口形貌进一步验证了裂纹主要沿晶界扩展的特征。相比之下，长直线策略试样的晶粒较大、晶界数量较少，因此晶界相关的损伤与裂纹扩展明显减缓。

采用激光粉末床熔融（laser powder bed fusion，LPBF）技术制备K418B高温合金，利用光学显微镜、扫描电镜和硬度仪分析工艺参数激光功率（140～220 W）和扫描速度（600～1400 mm/s）对显微缺陷、致密度、微观组织及硬度的影响。结果表明，激光功率和扫描速度均显著影响样品的相对密度与缺陷分布。低能量密度易产生不规则孔洞，高能量密度则易形成球形气孔与凝固裂纹；体积能量密度（volume energy density，VED）过低或过高都会降低致密度和性能。最佳工艺参数为激光功率180 W、扫描速度1400 mm/s，在该条件下样品致密度可达99.95%以上，表面缺陷少，仅有少量凝固裂纹，显微组织呈明显熔池边界和胞状结构，维氏硬度达366.8HV_0.2。微观组织观察显示，熔池边界处晶粒较粗大，内部可见细胞状柱状晶，局部连续跨越多个熔池，表现出快速凝固特征。硬度随VED先升后降，与孔隙含量及致密度变化一致。研究揭示热应力是裂纹产生的主要原因，为K418B合金LPBF成形的参数优化提供依据，对提升航空发动机关键部件制造质量具有工程应用价值。

IN718合金构件在航空航天耐高温零部件中应用广泛，但传统机加工制备流程长，材料利用率低。选用激光熔丝定向能量沉积工艺制备IN718合金，分别采用X射线衍射、扫描电镜、能量散射光谱、电子背散射衍射表征合金的物相组成、微观形貌、析出相种类和晶粒特征，利用万能拉伸试验机和显微硬度计表征合金力学性能。结果表明，IN718合金组织基体为γ相，晶界或亚晶界处存在Laves析出相。不同表面组织和性能差别较大，XOY面主要为等轴晶，平均晶粒尺寸最小，XOZ面和YOZ面由等轴晶和粗大柱状晶组成，YOZ面平均晶粒尺寸最大。沿Y方向抗拉强度最高，为842.5 MPa，对应的断后伸长率为17.5%；沿X方向断后伸长率最高，为29.5%，相应的抗拉强度为818.7 MPa。XOY面、XOZ面和YOZ面硬度分别为314HV_0.2、267HV_0.2和229HV_0.2。

将聚合物前驱体转化SiOC(Fe)陶瓷技术与光固化3D打印技术结合，成功开发出一种乙烯基二茂铁（VcFe）改性的聚合物前驱体光敏树脂。该树脂兼具较低黏度、高光敏性和良好固化强度，能够成形具有复杂几何结构和微纳特征的前驱体模型。在1000 ℃氩气气氛中裂解，获得形状完整、收缩均匀的SiOC(Fe)陶瓷部件（质量保留率为45.27%，密度为1.89 g/cm³，线收缩率为32.94%）。同时系统研究裂解过程中的物相演变规律与体积收缩规律特性，并表征陶瓷产物硬度（1000 ℃裂解后硬度达5.93 GPa）。本研究验证光固化3D打印技术结合聚合物前驱体转化陶瓷技术制备复杂结构SiOC(Fe)陶瓷的可行性，为该技术的应用提供指导。

增材制造技术可为氮化硅陶瓷复杂结构制备提供新工艺。本工作研究增材制造氮化硅在1200～1500  ℃含氧气氛下连续热暴露24 h后的微观组织和抗弯强度演化规律。采用SEM、XRD、EBSD和EPMA表征形貌、相组成和元素分布。结果表明：随着热暴露温度升高，氮化硅发生α→β相转变，β-Si₃N₄相转变率由63.02%（体积分数，下同）增加至74.15%；晶粒尺寸同步增大，由1200 ℃时的1.33 μm增至1500 ℃的1.97 μm。抗弯强度随热暴露温度升高，呈先升后降趋势，在1200 ℃时达到峰值，为722.67 MPa，1500 ℃时最低，为242.67 MPa，较未热暴露时下降约66.00%。晶粒长大及热暴露过程中产生的孔隙、裂纹是造成氮化硅强度降低的主要原因。此外，高温氧化反应会生成强度较低的二氧化硅，同时引入尺寸误差，进一步削弱增材制造氮化硅的力学性能，导致抗弯强度在高温区间随热暴露温度升高明显降低。

增材制造工艺解决了传统陶瓷制备工艺难以实现的复杂镂空结构的成形问题，能够实现更复杂的结构、更优异的设计，但是打印过程中缺陷难以避免。本工作以光固化增材制造的大口径碳化硅陶瓷为例，采用工业CT无损检测手段对部件出现的裂纹等宏观缺陷进行观察，分析光固化打印碳化硅陶瓷部件宏观裂纹的起始和扩展过程。结果表明，部件中的裂纹自弯角结构、结构孔等薄弱区域起始或进一步扩展，相关位置属于薄弱区域，更容易引发应力集中导致裂纹的产生；此处的打印及残粉处理应重点优化。通过结构优化、打印速率等工艺优化，尤其是薄弱区域的速度梯度优化，有利于避免裂纹等缺陷的产生。

难熔高熵合金以其优异的高温性能在航空航天领域有着广泛应用。本工作采用多丝电弧增材制造工艺制备Ta_1.5Mo_1.5Nb_0.5Zr₂Ti难熔高熵合金，基于金相显微镜（OM）和高速相机等设备，探究基值电流、峰值电流和占空比对成形质量的影响规律，得到制备Ta_1.5Mo_1.5Nb_0.5Zr₂Ti合金的最佳工艺参数（基值电流100 A，峰值电流300 A和占空比35%）。金相表征显示，制备零件具有良好的成形质量，其未熔面积占比低于10%，孔隙率小于0.5%。为了解决不同丝材之间的熔点差异，采用热丝技术辅助高熔点Ta/Mo丝材的熔化。基于四丝同步非连续性液桥过渡形成共同熔滴的热力学机制，建立“单液滴预合金熔滴”的过渡模式。在该熔滴过渡模式下所沉积的零件宏观形貌良好，且具有较少的内部缺陷。通过熔滴受力分析，提出考虑重力、电磁力、等离子流力等关键因素的力学模型。本研究可为多丝电弧增材制造难熔高熵合金的制备提供工艺理论基础。

采用激光定向能量沉积技术制备B₄C/TC4钛基复合材料，研究不同B₄C含量钛基复合材料成形沉积层的微观组织及力学性能。结果表明，在沉积过程中B₄C与TC4基体发生原位反应，生成TiC和TiB增强相。随着B₄C含量的添加，复合材料硬度显著提升，但塑性随之下降。当B₄C的质量分数为0.2%时，TiC和TiB析出相分布最为均匀，复合材料在获得最高强度的同时仍保持良好塑性，表现出最优的综合力学性能。该性能优化主要归因于高长径比TiB相的载荷传递效应、析出相对晶界的钉扎作用以及由此引发的晶粒细化等多种强化机制的协同作用。

高温合金作为航空发动机及工业燃气轮机等重大装备的关键战略材料，其成分/工艺设计优化与过程控制始终是业界关注的核心问题。本工作聚焦高温合金及其部件研制与生产过程中的实际问题，识别制备流程中典型工艺的关键影响因素，综合运用同步辐射等先进表征技术和高通量实验等方法，设计并优化高温合金制备的关键工艺参数，为工艺技术水平、产品性能、合格率和研发效率提升以及成本降低提供支撑。以涉及液-固与固-固相变的高温合金制备工艺为例，研究母合金熔炼与重熔、气雾化制粉粒度/粒形协同控制、铸造凝固过程孔缺陷控制、粉末存储与除气降氧处理、粉末热等静压固结成形以及热处理等关键环节的精确定制策略与验证方法。同时，还探讨了与高温合金制备过程密切相关的关键辅助材料，如陶瓷耐火材料评价、等温锻造模具材料以及钎焊修复材料的优选使用条件。另外，在工艺定制研究过程中，揭示了若干值得关注的现象：（1）铸造和粉末合金中氧存在形式的影响；（2）合金初始组织状态对热等静压固结成形和热处理过程相变温度的影响；（3）铸造、粉末和增材制造合金、钎焊修复用材料和陶瓷耐火材料中反常相和缺陷的形成与控制等。上述研究为高温合金制备工艺参数的优化定制及工艺过程的精确控制奠定理论基础，并为工业化应用提供可行的实践技术路径。

IN718高温合金因其优异的抗氧化性和抗热腐蚀性、良好的疲劳性能、组织稳定性及安全可靠性等综合性能，广泛应用于航空航天、核工业等领域，是新一代先进航空发动机热端构件不可替代的材料之一。激光粉末床熔融（laser powder bed fusion，LPBF）技术作为近年来发展迅速的新型快速成形技术，突破传统成形技术和结构设计束缚，实现复杂薄壁构件的一步激光近净成形，展现出广阔的应用前景。然而在激光增材制造成形过程中，薄壁表面的激光输入能量较大，易出现翘曲变形和裂纹，严重影响其服役性能。针对以上问题，本工作概述LPBF技术的工作原理及研究动态，系统分析LPBF成形IN718高温合金薄壁的跨尺度微观组织演化特征及析出相演变行为，重点梳理缺陷萌生和扩展机制，从优化结构设计、激光成形工艺参数、合金成分等多方面对缺陷抑制进行归纳，分析探讨IN718高温合金薄壁室温与高温力学性能的强化机制。最后，总结LPBF成形高温合金薄壁存在严苛环境下关键性能不足等问题并展望未来发展方向，其中包括：建立适合高温合金薄壁的激光成形工艺数据库；研究LPBF成形高温合金薄壁凝固缺陷形成及调控新方法；优化高性能高温合金薄壁构件材料化学成分。

随着现代电子技术和通信技术的飞速发展，对高性能电磁波吸收材料的需求日益增长，兼具轻量化、耐高温和宽频吸收特性的材料成为研究热点。本工作提出一种基于紫外光固化超支化聚硅氮烷（UV-PSN）前驱体的陶瓷超材料制备策略，通过向陶瓷前驱体单体中引入光敏基团，结合数字光处理（DLP）3D打印技术，成功实现微观结构与宏观形貌的协同调控。制备的SiCN陶瓷超材料不仅具有高达1400 ℃的耐高温性能和可调的介电特性，还展现出优异的制造精度。此外，通过拓扑结构设计，有效提升整体SiCN陶瓷材料的阻抗匹配性能，X波段有效吸收带宽达3.4 GHz，材料整体质量较实心结构减轻了79.6%，为开发适用于极端环境的多功能电磁波吸收材料提供新的设计思路和技术途径。

原位合金化可灵活和快速调整合金成分，在研发具有独特微观结构的新型合金方面具有优势。本工作采用激光选区熔化（SLM）技术原位合金化制备新型的TC4-x316L合金（x=1%、3%和5%，质量分数），使用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和测试拉伸性能等方法研究316L含量和打印工艺参数（扫描速率和激光功率）对合金的显微组织及力学性能的影响。结果表明：随着316L含量的增加，合金的显微组织明显细化，马氏体α′相全部转化为β相，合金的硬度先增加后略有降低，含1%316L合金的拉伸强度最高。在激光功率为175 W，扫描速率为1000 mm/s时，TC4-1%316L合金屈服强度可达1200 MPa、抗拉强度1425 MPa、断后伸长率为6.8%，达到良好的强韧性匹配。

热塑性复合材料因其优异的韧性、可焊接、可回收性和短成型周期，在航空航天领域展现出广阔的应用前景。然而，其高熔点树脂的加工难度限制了复杂构件的制造。电阻焊接技术通过焦耳热效应实现界面熔融连接，避免了机械连接和胶接的缺点，成为热塑性复合材料连接的重要方法。本文综述了电阻焊接的基本原理、关键工艺参数的优化策略，加热元件的改进方法，以及大尺寸焊接技术（顺序电阻焊接和连续电阻焊接）的应用进展。研究表明，通过优化工艺参数和改进加热元件，可显著提高焊接接头强度。为了实现电阻焊接技术的工程化应用，还需要进一步对工艺稳定性、焊接接头可靠性、大尺寸焊接等问题进行研究。

碳纤维增强热塑性复合材料（carbon fiber reinforced thermoplastic composite，CFRTP）凭借其比强度高、韧性强、可焊接，被广泛应用于航空航天领域；感应焊接是其构件制造的关键工艺，然而，感应焊接过程中多场高度复杂耦合，其演化及分布特征尚不明晰，制约了构件的高效高质量生产。本研究通过耦合求解麦克斯韦方程组、傅里叶传热方程及弹塑性本构方程，构建CFRTP蒙皮桁条构件感应焊接过程磁-热-力耦合仿真模型，研究焊接过程磁、热及力的分布与演化特征。结果表明：在交变电磁场作用下，构件边缘区域磁场强度达1.45 mT，模拟所得磁场、温度场与应力场均存在显著边缘效应，焊接过程界面温度可超500 ℃，该现象与高频涡流引起的趋肤效应密切相关；焊接过程中蒙皮底部两侧存在非对称、近半椭圆状的高温区域，且靠近立桁区域的温度显著高于远离立桁区域的温度；当电流频率从150 kHz增加至250 kHz，焊件上应力最大值从637 MPa增加至778 MPa，焊接界面处的非对称应力集中区域不断扩大；焊接过程温度场及焊后应力测量结果与模拟结果高度吻合，这有效验证所构建模型的准确性和适用性，本研究为CFRTP复杂构件感应焊接的工艺优化与质量控制提供了理论支撑。

通过对铝合金表面活化及与热塑层的结合，实现7075铝合金（7075AA）与碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）电阻焊接工艺的优化。利用激光处理在铝合金表面构建起微沟槽网络，显著增强与聚醚酰亚胺（PEI）热塑层的机械耦合作用；相比之下，喷砂处理和未处理样品的结合效果则较弱。通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）与X射线光电子能谱（XPS）表面分析，结果表明Al—O—Si键和硅烷偶联膜过渡层的形成可强化界面。电阻焊接头中，喷砂/激光刻蚀铝与PEI层间结合的不完全，导致热塑层脱粘成为主要失效模式。喷砂接头的单搭接剪切强度LSS为10.47 MPa，激光刻蚀接头的LSS达到15.35 MPa。经过硅烷处理后，PEI热塑层结合显著增强，激光刻蚀和硅烷处理接头的LSS提高至19.03 MPa，相较于单纯激光刻蚀提高了23.97%，此时接头断面呈加热元件断裂特征，失效模式转变为层间断裂。

综述钛/钛合金复合材料的最新研究现状与应用前景，阐述其在高比强度、轻量化、耐热稳定性及耐磨性能方面的优势，使之成为航空航天、军事装备和医学等高科技领域的关键材料。概括添加增强相使得钛基复合材料力学性能、耐磨性以及热稳定性方面稳步提升的研究成果，揭示不同加工技术改善复合材料晶粒和性能的进展，指出复合材料在高温、高压环境下稳定性及界面黏结强度方面仍面临挑战，需要通过优化增强体分布、结合方式及新型复合体系来解决。此外，表面纳米化技术与数字化仿真的结合为钛基复合材料性能优化提供新途径，而界面强化和热稳定性研究将成为未来发展的关键。最后，明确钛基复合材料的性能提升与加工技术的创新是实现其在极端环境下广泛应用的核心，亦是推动复合材料性能进一步突破的方向。

金刚石颗粒增强金属基复合材料同时具备金属和金刚石的优良特性，作为功能材料、耐磨材料等在众多领域有着重要应用。增材制造技术为金属/金刚石复合材料复杂构件的直接成形提供新途径，极大地增加构件设计的自由度。本文基于常用于制备金属/金刚石复合材料的激光选区熔化、激光熔覆、冷喷涂等几种典型增材制造技术，从粉末原料和成形过程的主要技术难点、应用场景等方面，介绍增材制造金属/金刚石复合材料的研究进展。着重讨论成形过程中金刚石飞溅及石墨化的产生原因、影响及主要解决方法，最后总结增材制造金属/金刚石复合材料面临的挑战和未来发展方向。面临的挑战主要表现在增材制造过程中，出现金刚石飞溅、金属与金刚石颗粒界面控制、金刚石石墨化、金刚石颗粒破损等问题。其中，需要解决的问题侧重于优化成形工艺，实现复合材料致密性、界面结合、金刚石防护等几方面协同控制。

开展激光熔覆Inconel 625（IN625）合金动态剪切力学特性及微观结构演化规律的研究，可以为材料力学性能优化提供理论指导。采用分离式霍普金森压杆（SHPB）对激光熔覆IN625合金开展不同环境温度（20、600、800 ℃和1000 ℃）和加载应变率（40000、60000 s⁻¹和80000 s⁻¹）下动态剪切实验，获得动态剪切应力-应变关系。结合扫描电镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）对加载前后材料的微观形貌和晶体结构进行表征。结果表明：激光熔覆IN625合金应变率强化效应和温度软化效应显著，高温下温度软化效应主导材料力学行为。相比于未加载试样，常温动态剪切实验使材料呈现明显的剪切织构，位错密度升高，平均晶粒尺寸减小，小角度晶界占比由29%增至85%。与常温加载相比，高温动态剪切实验使材料晶体择优取向强度和位错密度均降低，平均晶粒尺寸进一步减小，小角度晶界占比由85%降至73.5%。

光固化3D打印是增材制造领域中发展历史最为悠久，也是目前发展速度最快、应用最为广泛的技术之一。这项技术利用紫外光或其他形式的光源实现液态光敏聚合物的快速固化，制造出传统加工方法难以实现的具有复杂几何结构的产品。本文总结3D打印光固化聚合物材料的最新研究进展，涵盖不同类型的光固化聚合物材料，包括具有高重塑能力的热塑性聚合物、结构稳定性良好的热固性聚合物以及具有亲水性网络交联结构的水凝胶。此外，详细介绍光固化3D打印聚合物在生物医疗、柔性电子器件、软机器人、能源存储和航空航天等领域的研究与应用；还探讨光固化技术在4D打印中的应用，突出4D打印在动态材料和智能制造方面的潜力。未来，光固化3D打印技术将朝着高性能聚合物复合材料的研发、智能化与自动化打印系统的集成，以及与人工智能等前沿技术深度结合等方向迈进，不断推动其在高精尖领域和制造业中的应用与变革。

超声速飞机的发展对能够在300～500 ℃服役的耐热铝合金材料有迫切需求。然而，耐热铝合金的高温力学性能还无法满足实际应用需求，因此，需要从材料成分设计和显微结构控制等方面开展进一步的研究，提高耐热铝合金的综合力学性能。本文从微合金化设计和共晶合金两个方面综述了耐热铝合金的相关研究进展，并且展望了耐热铝合金研究的发展趋势。文章首先系统介绍了Al-Sc系、Al-Cu系、Al-Si系和Al-Mg系耐热铝合金的发展历史与研究现状，重点讨论了耐热铝合金的微合金化设计思想，以及过渡金属元素和稀土元素对析出相、组织结构和力学性能的影响。接着，全面总结了Al-Fe系、Al-Ni系、Al-Ce系和Al-Si系耐热共晶铝合金的发展现状，重点介绍了快速凝固技术和增材制造技术对发展耐热共晶铝合金产生的重要推动作用。最后，分析了新型耐热铝合金开发及应用所面临的主要问题，并从数据驱动的成分设计、高通量实验验证、工程应用研究和标准体系建设等角度探讨了未来耐热铝合金研究的发展趋势。

采用料浆烧结工艺在激光选区熔化成形Ta10W合金基体表面制备三层结构的钼-硅系高温抗氧化涂层，采用SEM和EDS表征合金基体及涂层的微观组织和元素分布，评价合金基体及涂层的拉伸性能、显微硬度和涂层结合强度。结果表明：激光选区熔化成形Ta10W合金表面涂层具有外层、次外层和内层三层结构，外层为TaSi₂和MoSi₂相，次外层为TaSi₂相和弥散分布的Ta₅Si₃相，内层为Ta₅Si₃相。涂层试样和去除涂层试样的屈服强度、抗拉强度和均匀伸长率分别为639、647 MPa、13.6%和602、675 MPa、22.7%。相比Ta10W合金基体试样，去除涂层试样的均匀伸长率增加了5.5%，其原因是涂层制备过程中的热作用消除了激光选区熔化成形Ta10W合金的残余应力。涂层试样的屈服强度增加了37 MPa，其原因是涂层的制备提高了屈服强度。涂层外层、次外层、内层和基体的硬度分别为550HV_0.2、1120HV_0.2、534HV_0.01和307HV_0.2。涂层平均结合强度高达63 MPa，远高于目前结合强度优异的陶瓷系和高熵合金系涂层。这是因为本研究中三层结构的钼-硅系高温抗氧化涂层与基体产生较好的冶金结合。

基于选区激光熔化工艺（selective laser melting，SLM）制备的316L不锈钢椭圆截面体心四方点阵结构（elliptic section body-centered tetragonal，E-BCT）是一种抗压性能增强型点阵结构。通过优化传统体心四方（body-centered tetragonal，BCT）点阵结构杆件截面形状，提升点阵结构的压缩性能。基于E-BCT点阵结构数学模型、理论受力模型和铁木辛柯梁理论推导出结构参数与相对密度、等效弹性模量的关系模型。通过选区激光熔化工艺制备不同截面半长轴的E-BCT点阵结构，完成该点阵的静态压缩实验与有限元仿真分析。研究表明，随着椭圆截面半长轴、截面形状系数的增长，E-BCT点阵结构相较于BCT点阵结构性能有较大提升。等效弹性模量最大提升637%，实验与理论、仿真平均误差分别为6.5%、5.1%；屈服强度最大提升654%，实验与仿真平均误差为5.4%；比刚度和比强度分别最大提升308%和321%。

采用SEM和EBSD显微分析手段研究镍基变形高温合金GH4065A熔焊焊点的缺欠组织，并对比研究无焊点、有密排焊点和疏散排布焊点3种GH4065A带中孔薄板试样分别在低周和低高周复合疲劳载荷下的寿命差异和断裂方式差异。结果表明：焊点组织中存在未熔合孔洞、凝固裂纹和液化裂纹，是导致含焊点试样低周和低高周复合疲劳寿命大幅下降的主要熔焊缺陷。这些熔焊缺陷的存在使得疲劳裂纹从无焊点试样的中孔内表面处转为在焊点处优先形成，导致700 ℃/700 MPa低周疲劳寿命的下降幅度可达44%～83%。在600 ℃和700 ℃低高周复合载荷（静应力700 MPa+动应力100 MPa）下，熔焊缺陷不仅使得裂纹源从中孔内表面处转为在焊点处优先形成，也改变了裂纹扩展方式，增大了沿晶扩展倾向。这使得低高周复合疲劳寿命在两种温度下均大幅下降超过85%。由于密排焊点因距离中孔结构更近，密排焊点试样低周疲劳寿命低于疏散排布焊点试样，但这种焊点情况差异对低高周复合疲劳寿命的影响不大。

通过光学显微镜下的原位拉伸实验和微尺度数字图像相关方法（μ-DIC）观测预腐蚀增材制造AlSi10Mg 的损伤演化和失效过程，并结合微观变形场演化、材料微观结构、三维腐蚀形貌和断口微观形貌等丰富的实验信息分析材料的微裂纹萌生和扩展行为。 结果表明：腐蚀坑周围和亚表面缺陷（由增材制造工艺引起）的应力集中导致微裂纹萌生；存在多个微裂纹同时萌生现象，源于关键损伤区域的裂纹扩展和合并主导了试件的最终破坏；材料微观结构和腐蚀形态对微裂纹扩展也存在重要影响。

增材制造技术为发展高性能高温合金材料及部件提供了新的途径。本工作开发一种适于增材制造工艺条件的γ′相强化CoNi基高温合金，并结合电子束熔化（electron beam melting ，EBM）技术的工艺参数优化，制备出无裂纹的合金块体材料。结果表明：扫描速度为2000 mm/s时，合金孔隙率最低，约为0.14%；打印态CoNi基合金显微组织为沿<001>方向生长的柱状晶粒，平均晶粒宽度约为235 μm，γ′相体积分数约为 30%；经过热等静压及固溶时效处理后，孔隙率进一步降低至约0.09%，柱状晶粒基本没有变化；γ′相的平均尺寸为（70±18） nm，体积分数为（32±3.6）%。室温拉伸实验结果表明，增材制造γʹ相强化CoNi基高温合金展示出优异的强塑性配合，展示出良好的工业应用前景。

将新兴高熵合金材料引入激光增材修复的先进智能制造之中，有望推动新一代材料与制造技术的深度融合发展，大幅提高原材料和能量的利用率，具有广泛的应用领域和极好的发展前景。本文介绍了高熵合金在激光增材修复中的应用现状，指出强度塑性有待提高、调控工艺有待优化、强化机理有待明确是高熵合金在激光增材修复中拓展应用解决的关键科学问题。探究高熵合金熔覆涂层金属强韧化机制，明确熔覆涂层的材料、工艺、组织结构和宏观性能之间基本对应关系，获取完整有效的高熵合金成分预测方法，创新合金体系设计、优化调整控制工艺，获得适用于极端服役环境且成本低廉的高性能熔覆涂层是未来的主要研究热点和发展趋势。

利用激光选区熔化（selective laser melting，SLM）技术可近净成形GH3536合金复杂零件，其高温力学性能是能否安全服役的重要考量指标，本工作研究热处理对SLM成形 GH3536合金的微观组织与高温拉伸性能的影响。在1225 ℃下进行1 h热处理以探究组织性能调控机制，测试GH3536增材试样沉积态与热处理态高温下的拉伸性能，采用扫描电镜研究热处理前后增材GH3536试样的微观组织演变。结果表明：热处理可有效消除晶粒内部的胞状亚晶结构，使位错滑移能力显著增强，其在室温、650、815 ℃环境下断裂伸长率分别提高75%、92%、683%；另外，柱状晶纵横比的减小使热处理试样的各向异性显著降低；断口分析表明随着拉伸环境温度的增加，热处理试样的断裂模式由沿晶断裂转变为混合断裂。

先进航空发动机高压压气机550～600 ℃环境使用的关键/重要件对600 ℃高温钛合金提出迫切需求。但是，难成形的复杂构件以及梯度/复合结构与功能一体化构件等的制造，采用传统铸造、锻造等工艺技术难以满足需求和研发要求。增材制造是先进制造技术的典型代表，拥有材料设计-制造一体化、复杂设计-定制一体化等独特优势，为600 ℃高温钛合金新材料/新技术研发提供了新的途径。目前国内外已开始关注通过增材制造的方式制备600 ℃高温钛合金，重点研究材料-工艺-组织-性能的关系。本文首先简要回顾600 ℃高温钛合金研究，其次重点介绍不同增材制造工艺下600 ℃高温钛合金沉积态和后处理态的微观组织特点；在综合性能研究方面，列举并分析拉伸性能、蠕变性能、热疲劳性能和抗氧化性能等关键性能；在复杂设计/复合结构章节，论述以600 ℃高温钛合金为基体的复合材料和梯度结构增材制造的研究进展。最后，对增材制造600 ℃高温钛合金材料开发、复合工艺探索、缺陷控制和性能评价标准建立等研究方向进行展望。