综述了3D打印领域内六种典型3D打印工艺各自所用的3D打印材料，从物理形态上主要包含液态光敏树脂材料、薄材（纸张、塑料膜）、低熔点丝材和粉末材料四种；从成分上则几乎涵盖了目前生产生活中的各类材料包括塑料、树脂、蜡等高分子材料，金属和合金材料，陶瓷材料等。立体光刻（Stereo Lithigraphy Apparatus，SLA）工艺的材料为感光性的液态树脂，即光敏树脂；叠层实体制造（Laminated Object Manufacturing，LOM）工艺的材料为纸张、塑料膜等薄材；熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling，FDM）工艺的材料主要为便于熔融的低熔点丝状材料，主要为蜡丝、聚烯烃树脂丝、聚酰胺丝、ABS塑料丝等高分子材料；选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）的材料是各类粉末，包括尼龙粉、覆裹尼龙的玻璃粉、聚碳酸脂粉、聚酰胺粉、蜡粉、金属粉（打印后常须进行再烧结及渗铜处理）、覆蜡陶瓷粉、覆蜡金属粉以及覆裹热凝树脂细沙等；选择性激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）工艺使用与SLS一样的粉末材料，不仅具有SLS优点，而且成型件致密度更高，力学性能更好；三维打印与胶粘（Three Dimensional Printing and Gluing，3DP）工艺的材料同样为粉末材料，但这些粉末是通过喷头喷涂黏结剂被黏结在一起，同时将零件的截面"印刷"在材料粉末上面，类似于纸张彩色打印，可通过设置三原色黏结剂及喷头系统，实现彩色立体打印。对3D打印材料质量和产量的发展方向也进行了分析和展望。

采用超音速气体雾化制备AlSi10Mg粉末，粉末经分级后通过激光选区熔化制成试块。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪研究粉末和试块的微观组织、组成相及演变情况，通过拉伸实验测试试块的室温拉伸性能。结果表明，AlSi10Mg粉末粒径分布符合激光选区熔化工艺要求，粉末呈球形或类球形。粉末组织细小均匀，主要由α（Al）基体和（α+Si）共晶组成。试块熔池形貌清晰可见，组织均匀、致密，其致密度达到99.5%；该组织中仅存在α（Al）和极少量Si相，几乎所有合金元素均固溶于Al基体中。经室温拉伸性能测试，试块的抗拉强度达到了442 MPa。

固体推进剂是火箭、导弹的重要动力源，其性能提高对提升导弹武器的作战能力具有重要意义。3D打印技术作为一项备受关注的先进制造技术，能够完成传统制造工艺难以达到的高精度、高复杂度的器件制造，解决传统固体推进剂浇注工艺难以解决的混料不均匀、产品一致性差、安全性低等问题，在固体推进剂制造领域具备广阔的前景。目前3D打印制备固体推进剂相关研究开展缓慢的原因主要是面临安全保障和工艺瓶颈两大难题。针对固体推进剂3D打印的安全性问题，将固体推进剂3D打印及其相关工作分成了部分含能组分3D打印、混合推进剂3D打印以及固体推进剂3D打印三个阶段，逐步论证其含能组分的安全可打印性。针对固体推进剂3D打印工艺瓶颈问题主要介绍了3D打印推进剂专用浆料、设备的开发进展。从目前已有的成果和发展趋势来看，未来的固体推进剂3D打印研究应该聚焦在专用配方的开发以及实现打印规模化两个方面。

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。

镍基高温合金具有良好的高温性能，被广泛用于航空发动机与燃气轮机热端部件的制造。增材制造逐点快速熔凝、逐层累积堆叠的工艺特点，不仅可实现高性能复杂结构零件的快速制造，还可用于损伤零件的高效率、高质量修复。目前，增材制造技术已逐渐成为镍基高温合金零件制备及修复的重要技术途径之一。本文综述了增材制造镍基高温合金在显微组织与冶金缺陷研究方面的进展，总结现有文献中GH3536、GH3625和GH4169三种常用镍基高温合金的拉伸性能，介绍增材制造镍基高温合金零件在航空发动机及燃气轮机中的典型应用案例。最后，针对现有研究存在的问题及制约增材制造镍基高温合金零件应用的困难，提出从设计增材制造专用镍基高温合金成分、建立增材制造镍基高温合金专用热处理/热等静压工艺、开发单晶镍基高温合金增材制造技术、发展增材制造实时监测控制技术、创新增材制造零件内表面处理技术等方面，进一步促进增材制造镍基高温合金零件的工程应用。

增材制造是一种集激光、数字化、材料等学科为一体的新型制造技术，具有降维制造、复杂成型、材料利用率高等优点，是材料加工领域中最具应用前景的技术之一，金属增材制造技术已在航空领域得到广泛研究和应用，国内外学者在航空金属材料增材制造方面的研究不断深入。中国航发增材制造技术创新中心在金属增材制造结构四要素——组织、缺陷、表面、构型方面开展了大量研究并获得一些数据，发现了一些现象和规律，包括组织接续生长特征及其对力学性能的影响；典型材料增材制造常见缺陷（气孔、裂纹、未熔合）特征、形成原因及其对力学性能特别是疲劳性能的影响机制；零件表面粗糙度与成形角度的关系及对疲劳性能的影响；金属增材制造构型的影响因素。在此基础上，总结了金属增材制造发展中存在的问题，对下一步重点提出了建议，并对未来研究工作提出了展望。

近年来，随着3D打印技术逐渐成熟化与商业化，这种新兴制造技术开始应用于吸波材料的设计与制备中。本工作从3D打印频率选择表面类和超材料类吸波材料、3D打印蜂窝类吸波材料、3D打印陶瓷类吸波材料和3D打印其他吸波材料等几个方面综述了3D打印技术在微波吸收材料制备方面的研究进展，对3D打印技术在微波吸收材料制造中存在的打印材料局限性、材料力学性能缺乏、微观结构的测试分析等问题进行了阐述，同时对3D打印技术在微波吸收材料制造领域未来的发展趋势，如小型化、多功能、智能化也进行了展望。

研究激光选区熔化（selective laser melting，SLM）技术成形Al-Mg-Sc-Zr合金材料不同取向的显微组织特征、拉伸和损伤容限性能。结果表明：YZ截面为细小的等轴晶和粗大的柱状晶组成的双峰组织，XY截面由细小的等轴晶组成；0°和90°方向屈服强度、抗拉强度均超过500 MPa，各向异性较小，但堆积层间存在的未熔合缺陷使得90°方向断裂伸长率明显低于0°方向；0°和90°CT试样K_IC分别为21.41 MPa·m^1/2和20.89 MPa·m^1/2，在柱状晶区域裂纹扩展阻抗低，导致90°CT试样K_IC稍小；显微组织和缺陷是影响裂纹扩展性能各向异性的主要因素，在近门槛区未熔合缺陷起主导作用，当裂纹面平行于水平方向时裂纹扩展速率更快；在稳态扩展区显微组织的影响起主导作用，当裂纹面平行于水平方向时为穿晶断裂，裂纹扩展阻抗较高，裂纹扩展速率较低。

基于传统制造技术的“经典”结构质量大、疲劳薄弱部位多，难以满足未来战机的研制需求。基于增材制造技术特征优势开发的创新结构（三维承载整体结构、仿生构型结构、梯度金属结构、微桁架点阵结构）突破传统结构的束缚，具有轻量化、长寿命、低成本等特征，可大幅度提升机体平台品质，为未来新型战机研制提供有效的技术途径。本文以燃油管接头、环形散热器、三维框梁整体结构为例，阐述增材新型结构设计制造一体化开发全过程；对比原传统制造方案，可取得大幅度减重、成品率提升、疲劳薄弱部位减少等显著效益。此外，还探讨了光纤传感、建筑工程结构等跨领域技术对战机结构创新的借鉴意义。

采用6061-T651铝合金圆棒进行摩擦挤压增材制造（friction extrusion additive manufacturing，FEAM ）工艺实验研究，探讨和分析不同主轴转速对单道双层增材试样的增材成形、组织特征和力学性能的影响规律。结果表明：对给定横向移动速度300 mm/min，采用主轴转速为600 r/min和800 r/min均能获得完全致密无任何内部缺陷、厚度分别为2 mm和4 mm的单道双层增材试样，增材整体由细小等轴晶粒组成，增材层间实现冶金连接；800 r/min下工具轴肩的摩擦挤压作用降低，增材层间结合界面呈平直状，塑化金属流动不充分，沉积层宽度较窄、表面成形更粗糙；600 r/min下结合界面经历的塑性变形和热循环更为显著，晶粒细化至6.0 μm，但增材界面区软化程度较严重，硬度仅为增材棒料母材的52.7%~56.2%，而800 r/min下界面区的硬度能够达到母材的56.0%~61.3%；在600 r/min和800 r/min下，增材试样均具有优良的综合力学性能，抗拉强度分别达到增材棒料母材6061-T651的66%和70%，而断后伸长率明显较高，分别为母材的212%和169%；与目前其他增材工艺力学性能比较均具有明显的优势。

为了明确超高速激光熔化沉积Al-Mg-Sc高强铝合金的沉积态组织及力学性能特征，以7075铝合金为基体，采用自主开发的LDF3000-40型激光熔化沉积设备制备Al-Mg-Sc高强铝合金，探究激光扫描速度对材料微观组织与室温拉伸性能的影响。结果表明：超高速激光熔化沉积样品均无明显裂纹，但含有少量小尺寸气孔。沉积态组织由细小的α-Al等轴晶及弥散分布的Al₃（Sc，Zr）颗粒构成。利用数值模拟进一步研究扫描速度对力学性能的影响，发现在0.1～1 m/s范围内，较高的激光扫描速度能减少粉末材料的堆积，降低沉积层表面的孔隙率，因此可以提高力学性能。沉积态样品最大抗拉强度为303 MPa，断裂伸长率为22.5%。

镍基高温合金是涡轮发动机和燃气轮机中的重要结构材料，然而其制件传统加工过程复杂、成本高昂且原材料利用率不高。电子束粉末床熔融（electron beam powder bed fusion，EBPBF）技术能够实现复杂结构制件近净成形，是一种高温合金成形的新方案。EBPBF技术实现了以Inconel 718、Inconel 625为代表的高温合金材料构件的成形，并且发展至能够成形无裂纹的高比例γ′相难焊镍基高温合金，甚至直接制备单晶体镍基高温合金构件，材料的性能达到了传统铸锻件的水平。本文回顾近年来以EBPBF镍基高温合金作为研究对象的相关文献，从工艺过程、组织调控、力学性能等角度对EBPBF制备镍基高温合金构件研究现状进行分析总结，并对未来的研究工作提出了展望。

研究热处理制度对激光选区熔化成形GH4169合金组织及高温力学性能的影响。通过自主研发的SEM原位加热拉伸测试平台，探究热处理前后650 ℃合金力学性能变化与动态组织演变的关系。结果表明：热处理后合金的晶粒形态由柱状晶转化为等轴晶，Laves相溶解，析出大量γ′和γ′′强化相；在650 ℃下，沉积态合金的屈服强度和抗拉强度分别为574 MPa和740 MPa，热处理态（HSA态）合金的屈服强度和抗拉强度分别为818 MPa和892 MPa，较沉积态分别提升了42.5%和20.1%；沉积态合金表面晶粒起伏更大，协调变形能力更强，塑性流动能力好；裂纹在Laves相周围萌生沿枝状晶向最大切应力方向扩展，样品颈缩后发生剪切断裂；HSA态裂纹在碳化物周围萌生沿晶界扩展，断裂方式为沿晶和穿晶相结合的混合断裂。

高熵合金由于其新颖的设计理念及特殊性能，成为材料科学领域内新的研究热点。目前高熵合金的研究与应用还主要局限在材料的制备与合成方面，随着其在工业领域的广泛应用，必然涉及高熵合金在焊接领域的研究。本文从高熵合金同种材料的焊接、高熵合金和异种材料之间的焊接以及高熵合金作为填充材料进行异种材料之间的焊接三个方面展开叙述，重点分析焊接方法、高熵合金组分、焊接初始状态及焊接参数等因素对接头组织和性能的影响，特别在高熵合金作为填充材料时，利用高熵效应和迟滞扩散效应进行的界面调控尤为重要；对不同制备方法下的高熵合金涂层进行细致分析，介绍熔覆工艺、添加微量元素以及后热处理的影响，着重对比激光熔覆工艺下高熵合金涂层的耐磨性；通过对高熵合金在焊接领域的研究与应用进行总结，提出目前存在的问题主要是尚未建立高熵合金体系和焊接工艺间的对应标准及阐明缺陷的形成机理；并对未来高熵合金在焊接领域的重点研究方向进行了展望。

激光增材制造支持结构设计创新、快速研制和验证，是当前航空装备领域最具代表性的增材制造方法，其中激光选区熔化主要应用于复杂精密功能结构的精确近净成形制造，激光直接沉积主要用于大尺寸复杂承载结构的制造。为支撑航空领域增材制造技术发展的战略布局，本文对激光增材制造现状和发展趋势进行梳理，指出增材制造发展重点必然会转向产品的冶金质量、力学性能及其稳定性控制方面，增材制造设备的在线监测、参数自整定控制等智能化功能的研究开发正成为设备的研发热点，基于损伤失效分析、寿命预测研究的增材制件力学行为研究以及基于元件、特征结构的性能考核验证技术，开始引起工程应用部门的关注。在对技术发展趋势分析的基础上，提出2035年航空领域激光增材制造技术发展目标和相应的政策和环境支撑、保障需求，并给出2035年技术发展路线图建议。

K403镍基高温合金具有优异的室温和高温综合性能，广泛用于航空发动机涡轮叶片及导向器的制造。针对涡轮叶片长期服役于复杂工况产生的裂纹缺陷等问题，本工作先对钨极氩弧（tungsten inert gas，TIG）焊和激光熔覆两种工艺修复后的组织与拉伸性能展开对比分析，而后使用激光熔覆工艺修复叶片，并进行无损检测。利用OM、SEM观察微观组织、断口形貌，利用EDS进行相的成分分析。结果表明：TIG焊修复工艺在修复界面区附近易产生微裂纹缺陷，主要碳化物相和低熔点共晶组织引起；激光熔覆工艺修复区域的晶粒与组织更加均匀，微裂纹缺陷更易得到控制；激光熔覆工艺修复的试样综合力学性能明显高于TIG焊修复工艺的试样，且激光熔覆工艺具有较好的工艺稳定性，TIG焊修复工艺的室温拉伸强度为K403母材强度的69.22%，激光熔覆修复工艺室温抗拉强度达到了母材的87.44%，断口形貌显示修复区域的室温拉伸断口呈现出混合断裂特征，高温拉伸断口呈现出沿晶断裂的特征。修复区域的微裂纹、局部液相不足缺陷和碳化物是拉伸断裂的主要原因。激光熔覆修复工艺具有热源集中、热影响区小的优势，能够有效抑制修复区缺陷并细化微观组织，在叶片修复方面具有更大优势。使用激光熔覆修复工艺完成了叶片试车过程产生的边缘板裂纹损伤修复，经过荧光检测及煤油-白垩检测，满足相关使用要求。

GH3536和GH4169镍基高温合金常用来制造航空发动机等热端部件。采用激光选区熔化（selective laser melting，SLM）最优工艺参数制备GH3536和GH4169合金试样，研究不同均匀化温度和保温时间对两种合金组织演变、平均晶粒尺寸和性能的影响，利用OM、SEM、EDS等方法表征其缺陷特征和微观组织，利用维氏硬度仪测试合金的显微硬度。结果表明：成形态GH3536合金中存在更多缺陷，包括气孔、裂纹和未熔合；成形态GH4169合金中只存在气孔。均匀化处理使合金熔池消失，使晶粒长大成为等轴晶。GH3536合金晶界和晶内有M₂₃C₆析出，GH4169合金晶界和晶内有NbC析出，随着均匀化温度升高，析出物明显减少。GH3536合金的平均晶粒尺寸从1130 ℃，1 h的48.5 μm增大到1250 ℃，4 h的100.9 μm，增大了106.8%；GH4169的平均晶粒尺寸从1080 ℃，1 h时的57 μm增大到1200 ℃，4 h时的87.4 μm，增加了53.3%。GH3536合金经过均匀化处理后显微硬度下降明显，由原来262HV下降到180～190HV；与之相反，GH4169合金经过均匀化处理后硬度提高，显微硬度均保持在430～450HV之间，明显高于成形态试样的313HV。

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。

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。

GH4169合金通常于高温环境下服役，增材制造的GH4169合金高温性能往往低于锻件标准，影响其服役安全性，有必要通过热处理手段提高其安全性。采用激光选区熔化技术（SLM）制备GH4169合金，利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）等表征手段，探究热等静压热处理工艺对SLM成形GH4169合金微观组织、高温拉伸性能和高温持久性能的影响。结果表明：与常规热处理工艺相比，经过热等静压处理后的GH4169合金晶粒为等轴晶，气孔基本消失，Laves相基本消失，短棒状δ相在晶界处更加连续，颗粒状γ''相在晶粒内部大量析出，晶粒得到明显细化。热等静压处理后GH4169合金在扫描方向与沉积方向上的650 ℃抗拉强度分别为1053 MPa和1051 MPa，断后伸长率分别为8.6%和8.5%；高温持久时间分别为1620 min和2065 min，高温持久时间分别提升了90倍和30倍。高温抗拉强度和高温持久时间均高于锻件的性能指标，断后伸长率尚未超过锻件标准。

通过改变激光选区熔化成形工艺，即激光功率和扫描速度，制备多个GH4169试样。采用金相法观察显微组织及其内部缺陷的形貌与分布，采用X射线断层成像获得试样孔隙率，并统计分析缺陷三维特征，研究成形工艺与缺陷特征的相关性。结果表明：当能量输入密度为59.1 J/mm³的优化工艺时成形试样中互相搭接的熔道形貌齐整、随机分布的规则气孔尺寸小于30 μm、致密度高达99.9998%。在较窄的工艺窗口下（220～300 W、700～1300 mm/s），试样致密度对扫描速度更为敏感，高扫描速度易形成分布在熔道搭接区内极不规则的未熔合。偏离优化工艺时，缺陷数量增多，部分缺陷尺寸大于30 μm，其中高激光功率形成的气孔形状或高扫描速度形成的未熔合形状都与各自的尺寸密切相关，即尺寸越大，形状越不规则，产生的不利影响要远大于规则气孔。

电弧熔丝增材制造技术（wire arc additive manufacturing，WAAM）是一种高沉积效率的增材制造技术，采用逐层堆积的方式制备多种高性能的金属结构件，针对航空装备的大型、中等复杂的铝合金、钛合金WAAM成形技术的研究获得广泛关注。本文对WAAM技术定义、技术分类、成形系统及原理进行论述，综述了近年来国内外航空航天领域WAAM成形铝合金、钛合金的组织特性、冶金缺陷及质量改善、典型构件技术应用等方面的研究进展，分析了目前航空装备的大型、中等复杂构件WAAM成形技术所面临的关键共性问题，并提出了2035年WAAM成形技术路线规划图。

采用混合粉末钎料钎焊第三代含铼单晶高温合金，其中混合粉末钎料是利用球磨混粉方法将一种镍基粉末钎料和母材成分相同的高温合金粉混合制成。利用SEM和EPMA分析镍基钎料与高温合金粉配比对接头微观组织的影响，并对四种钎料的钎焊接头进行高温持久性能测试。结果表明：采用镍基钎料的焊缝和混合粉末钎料的焊缝中均存在γ-Ni、γ′、γ+γ′共晶、CrB、Ni₃B以及M₃B₂型硼化物，但混合粉末钎料的残留为熔化的球型高温合金；保持焊缝间隙不变，提高混合粉末钎料中高温合金粉末的配比，可以抑制焊缝中M₃B₂型硼化物和低熔点相的析出，且硼化物的分布变得更均匀，尺寸变得更小，提高了焊缝成分和组织的均匀性；3种接头的高温持久性能均优于纯钎料接头，当提升合金粉的比例由0%至50%时，接头的持久寿命由15 min提升至34 h，但当合金粉比例增加至60%时，接头中产生大量孔洞缺陷，导致持久寿命下降至4 h。

增材制造技术在航空装备领域具有广泛的发展前景。作为重要的金属增材制造工艺方法，电子束增材制造正处于快速发展阶段。电子束熔丝增材制造技术可满足航空大尺寸结构件的快速低成本制造，并可用于高价值零件的修复。电子束选区熔化增材制造技术在复杂结构以及难熔合金制件的制造方面具有显著优势。本文在对国内外电子束增材制造技术现状和发展趋势分析的基础上，从发展需求、目标、共性关键技术、应用、战略支撑与保障5个方面综合分析，绘制了面向2035年的航空装备电子束增材制造技术路线图，以期为航空装备电子束增材制造技术发展提供参考。

Ti-6Al-4V(TC4)钛合金是一种使用较为广泛的α+β型两相钛合金，然而，由于增材制造钛合金存在微观缺陷，导致其机械性能低于锻造水平，通常需要进行后处理。本文综述增材制造过程中常见的工艺参数如能量输入功率、扫描策略等以及其他工艺参数如保护气种类、基板厚度、粉末粒度等因素对钛合金微观结构和综合性能的影响，并综合分析增材制造常见的后热处理方式对微观结构与力学性能影响，归纳了新型后热处理方式，如真空热处理、循环热处理等以及多种后处理与热处理综合使用的效果。对增材制造工艺参数的合理选择以及后热处理方式的应用是获得性能优良的钛合金构件的基础，将多种热处理方式综合使用，或将其他后处理方式与热处理综合使用是进一步提升增材制造钛合金构件性能的有效途径，建立一个增材制造工艺参数和后处理工艺统一选择标准则是增材制造领域未来发展的关键。

激光增材修复技术适用于军用飞机金属零件的快速高效修复，是延长飞行服役年限和提升自主航空维修能力的重要推力。本文介绍了选区激光熔化成形、激光直接沉积成形、激光熔覆以及激光-电弧复合增材制造等激光增材修复技术特点，阐述了激光增材修复过程中常见的塌边、表面球化、气孔以及裂纹等不同尺度缺陷类型并提出了相应的调控方法，总结了激光能量密度、搭接率、填充材料供给速度、保护气体流量、时间参数和扫描路径等激光增材修复技术工艺优化特点以及施加外加能场和优化设计专用填充材料改善修复性能。最后，列举了激光增材修复技术在飞机机翼梁、涡轮叶盘、单晶叶片以及起落架等金属部件维修中的应用，并对激光增材修复技术在辅助系统设计、多能场融合、评价标准制定以及可移动激光增减材修复设备研发等未来的研究重点和趋势进行了探讨。

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。

长寿命民机及地面燃气轮机涡轮叶片在工作过程中长期受到高温氧化的影响，使其在复杂工况下表面强度大幅度降低，服役寿命明显缩短，因此高温抗氧化性能是涡轮叶片应用中必须考虑的重要性能指标。本课题研究毫秒和皮秒激光加工工艺下DD406镍基单晶高温合金气膜孔结构在980 ℃和1100 ℃下的高温氧化行为，得到相应定量氧化动力学以及氧化物微观组织结构演化规律，揭示不同制孔工艺下气膜孔结构的氧化机理差异，为服役工况下叶片强度寿命模型的建立提供基础。结果表明：毫秒工艺下的气膜孔结构氧化速率显著高于皮秒工艺，不同工艺的氧化动力学曲线均遵循抛物线或直线规律；毫秒工艺下，氧化初期外层快速生成(Ni, Co)O，此阶段反应速率主要由NiO的生长过程控制，之后形成典型(Ni, Co)O-尖晶石相层-α-Al₂O₃典型三层结构；内α-Al₂O₃层下方及γ'相消失层存在较多孔洞，导致氧化层易剥落；皮秒工艺下，氧化初期快速生成不连续α-Al₂O₃，随后相互连接，形成连续致密α-Al₂O₃层。

为提升300M钢表面耐腐蚀性，采用NCLT CW-1K固体Nd：YAG激光器系统，利用激光熔覆技术在300M钢表面制备Hastelloy C276涂层，对C276涂层的宏观形貌、物相组成进行表征，利用滑动摩擦磨损机、电化学工作站进行摩擦磨损、电化学测试。结果表明：激光熔覆C276涂层质量良好，C276涂层较基体显微硬度提升1.4倍，但耐磨性低于300M钢基体；涂层腐蚀电位最大，腐蚀电流密度最小，在300M钢表面采用激光熔覆技术制备出C276涂层，显著提升300M钢表面耐蚀性能，为提升材料表面的耐蚀和防腐性能提供新的方案。

热塑性复合材料具有较高的韧性与损伤容限以及良好的抗冲击性能。采用增材制造技术成形热塑性复合材料可实现高性能复杂构件的无模具精确成形，在航空航天等领域具有广阔的应用前景。本文介绍短切纤维增强与连续纤维增强热塑性复合材料增材制造技术的研究进展，比较不同树脂/纤维材料的成形工艺与力学性能，含有10%短切碳纤维的增材制造PEEK材料的拉伸强度达到109 MPa，模量为7.4 GPa，相比纯PEEK材料提升了85%。对于连续碳纤维增强ABS复合材料，当纤维含量为10%左右时，拉伸强度达到147 MPa，模量为4.185 GPa，分别是纯ABS材料的5倍与2倍。根据不同的工艺与材料体系，国内外开发的先进热塑性复合材料增材制造设备向大型化、集成化发展。最后，从材料、设备、工艺、应用的角度对连续/短切纤维增强热塑性复材增材制造的发展趋势进行展望与建议。

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。

在1220 ℃/30 min条件下对DD6单晶高温合金进行连续三次钎焊热循环实验，分析和研究经钎焊热循环的合金枝晶元素成分偏析情况，以及合金的组织演变规律和性能变化。结果表明：DD6单晶高温合金在每次钎焊热循环后，元素在枝晶干区域和枝晶间区域的偏析程度与原始态相比无明显变化。经过一次钎焊热循环后合金中γ′相虽然明显长大，但仍然保持了相对较好的立方度；经过两次和三次热循环，γ′相的立方化程度降低较为明显，表明在此条件下钎焊修复次数不应超过一次。随着钎焊热循环次数的增加，原始的γ′相除了变大和连接成片之外，少部分γ′相边缘由平直状态向参差不齐的状态转变，并逐渐大量锯齿化；枝晶干区域和枝晶间区域的基体通道内均形成细小的二次γ′相。经不同次数钎焊热循环的DD6合金在980 ℃/250 MPa下加载100 h，之后每间隔10 h增加25 MPa应力至断裂，持久寿命与原始态合金基本相当，但断后伸长率和断面收缩率逐渐增大。

增材制造技术（AM）是一种基于离散-堆积原理，以计算机模型数据来加工组件的新型制造技术。激光选区熔化（SLM）作为增材制造领域的一项重要技术，以其一体化制造特点和在复杂结构零部件制造领域的显著优势，成为航空航天制造领域的重点发展技术和前沿方向。本文综述了SLM技术的材料体系和应用领域，主要对SLM技术的最新工艺研究和航空航天领域的典型应用进行细致分析。重点阐述SLM铁基合金、镍基合金、钛合金和铝合金等材料体系的研究进展及成果。SLM技术在各领域广泛应用的同时，也存在成形材料内部缺陷多、高性能材料的裂纹及变形、标准体系的欠缺和粉末材料兼容性低等诸多问题和不足之处，使其发展受到一定制约，需要在这些方面做更深入的工作。

针对飞机用30CrMnSiA高强钢拉杆的修复需求，以气雾化30CrMnSiA钢合金粉末为熔覆材料，开展激光熔覆工艺研究及拉杆修复。对比不同工艺参数对成形质量的影响，研究最优工艺下焊接接头熔覆区的组织、力学性能以及熔覆层的耐磨损性能，并采用最优工艺对拉杆受损伤部位进行修复及尺寸测量。结果表明：采用最优激光熔覆工艺，可获得与基体冶金结合良好、组织致密的熔覆层，熔覆层由呈柱状或蜂窝状的铁素体及周边的马氏体组成；接头熔覆区的显微硬度在475HV左右，高于基体约36%；熔覆接头平均抗拉强度相比母材增加约9%；耐磨性实验中，激光熔覆试样与30CrMnSiA钢锻件相比磨痕深度减小27.7%，磨痕宽度也减小35.2%，具有更好的耐磨损性能。采用最优激光熔覆工艺获得了熔覆质量良好、尺寸符合要求且基本无热变形的修复拉杆。

4D打印技术为基于3D打印技术和智能材料的一种新兴的制造技术，是3D打印结构在形状、性质和功能方面的有针对性的演变。4D打印技术能够实现材料的自组装、多功能和自我修复，是一种具有可预测功能的材料制备技术。4D打印技术可以实现材料特定性质的改变，从而使其满足各个领域中的应用需求。本文按照时间顺序对4D打印技术的研究进行了综述，总结了在这一技术在材料科学、制造产业、生物工程及医学等领域中的突出成果以及创新性技术。结合4D打印技术的概念及研究现状，对其在各个领域中的应用进行了展望。

采用选区激光熔化技术（SLM）制备GH3536高温合金试样，通过改变激光功率和扫描速度研究工艺参数对成形试样密度、显微缺陷和表面质量的影响。结果表明：当激光能量密度从46.3 J/mm³增加到243.1 J/mm³时，成形试样密度得到显著提高并在8.30~8.35 g/cm³范围内波动，随着输入的激光能量进一步增加试样密度又略微下降。通过金相观察发现当输入激光能量不足时，试样内部存在大量不规则孔洞缺陷，然而当输入激光能量过高时，试样内部出现了许多分布均匀的微裂纹和气孔，说明激光能量过高或过低都会降低成形试样的致密度。进一步对成形试样表面黏附的飞溅颗粒统计分析后，确定了SLM成形GH3536合金的最佳工艺参数，对该参数下成形的试样进行室温拉伸性能测试，得到了具有良好室温拉伸力学性能的GH3536高温合金材料。

在当前的航空产业中，激光熔覆是一种理想的TC4合金部件修复和表面处理技术，在工艺方面具有优于传统金属修复技术的优势。本工作在功率2 kW下，通过不同的激光扫描速度，对合金试件表面进行激光熔覆修复加工，检测分析修复后表面的金相组织变化、电化学腐蚀性能和力学性能变化。结果表明：在激光修复过程中发生了显著的显微形貌变化；激光扫描速度为150 mm/min的修复表面耐腐蚀性能最佳； 200 mm/min的修复表面显微硬度和耐磨性能最佳。

采用高纯度W箔中间层复合AgCuTi活性钎料对镍基高温合金（GH4169）与Si₃N₄陶瓷进行连接，系统研究接头的微观界面结构以及钎焊温度对GH4169/Si₃N₄钎焊接头组织和力学性能的影响。结果表明：采用AgCuTi+W复合钎料可实现GH4169/Si₃N₄钎焊接头的有效连接，其接头组织成分为GH4169/TiNi₃+TiCu+TiCu₂+Ag(s, s)+Cu(s, s)+W+TiN+Ti₅Si₃/Si₃N₄；钎焊温度对接头组织和力学性能有显著影响。当钎焊温度较低时，液态钎料中的Ti元素扩散到陶瓷与钎料界面的较少，没有形成明显的反应层；当钎焊温度增加到880 ℃时，Ti元素富集在陶瓷侧反应生成厚度为2 μm的TiN和Ti₅Si₃反应层，此时接头的剪切强度最高，达到190.9 MPa。随着钎焊温度的升高，脆性化合物增多，使接头的力学性能大幅降低；断口结果表明在剪切过程中，裂纹在中间层萌生，后扩散至Si₃N₄陶瓷基体内，最终在Si₃N₄母材内发生断裂。

研究TC4-DT损伤容限型钛合金线性摩擦焊(linear friction welding，LFW)接头的组织特征及形成机制。利用光镜和扫描电镜对接头各区域微观组织进行表征，利用显微硬度计测试接头的显微硬度分布。结果表明：接头焊缝区(WZ)发生动态再结晶，焊接过程中WZ温度超过β转变点，焊后快冷的条件下发生了β→α′及β→α两种相变并析出了大量α′马氏体以及二次层片α；TC4-DT钛合金母材(BM)组织具有较高的变形抗力，使得接头形成的热力影响区(TMAZ) 较窄。TMAZ内组织在强烈的热力耦合作用下拉长变形并破碎，焊后快冷的条件下析出少量α′马氏体及大量二次层片α；毗邻TMAZ的热影响区(HAZ)基本保留了BM不同位向的α集束的组织特征，但受热的影响α集束内α/β相界两侧元素相互扩散，层间β消耗，初生α长大；WZ组织的细晶强化和第二相强化，TMAZ组织的应变强化和第二相强化，以及HAZ内α相的长大使得接头上述区域显微硬度均高于BM。

WC是有效提升TC4合金表面摩擦学性能的熔覆合成材料之一，但其易在涂层中残留未熔颗粒，影响涂层的质量与性能。本研究采用同轴送粉激光熔覆技术，在TC4表面制备5%，10 %和15 %（质量分数/%）WC的TC4+WC钛基耐磨涂层，分析研究涂层的宏微观组织、显微硬度及摩擦学性能，重点揭示WC在熔池中的熔解和残留机制。结果表明：WC添加未影响涂层生成相种类，析出相主要包括原位TiC和基体相α-Ti、β-Ti，其中TiC与涂层中残留WC颗粒形成了共格包覆镶嵌结构相，阻止WC在熔池中的进一步熔解，导致WC在涂层中产生残留、团聚现象；WC添加量与涂层显微硬度呈正相关分布；随着材料体系中WC含量逐渐增加，涂层耐磨性能逐步提高，三个WC添加量涂层磨损率较TC4基材分别下降了约21.1%、38.2%和56.1%，但残留WC导致涂层摩擦磨损过程产生局部应力集中，摩擦学性能出现明显波动。