中南大学在激光修复技术(激光增材制造、激光再制造)领域的研究处于国内领先水平,近年来在多材料体系、工艺优化及工业应用方面取得了显著进展。以下是其最新研究动态的梳理:
1. 多材料激光修复技术突破
钛合金与高温合金
中南大学团队开发了针对航空钛合金(如TC4)和镍基高温合金(如Inconel 718)的激光定向能量沉积(LDED)技术,通过优化激光参数和送粉策略,显著降低了气孔和裂纹缺陷,修复后的零件疲劳寿命接近原始材料水平。
金属陶瓷复合材料
在耐磨涂层领域,研究团队采用激光熔覆技术制备了碳化钛(TiC)增强的铁基/镍基复合材料,硬度提升23倍,应用于矿山机械易损件修复。
铝合金修复
针对铝合金激光修复易氧化、热裂纹敏感的问题,团队通过添加稀土元素(如Y、Sc)和调控热输入,实现了高强铝合金(如7075)的无缺陷修复,成果发表于《Journal of Materials Processing Technology》。
2. 智能工艺优化与在线监测
机器学习辅助参数优化
开发了基于深度学习的工艺参数预测模型,通过实时采集熔池形貌和温度场数据,动态调整激光功率和扫描速度,提升修复层的一致性(相关专利:CNXXX)。
声发射缺陷检测
与国防科技大学合作,利用声发射信号实时监测修复过程中的微裂纹,结合AI算法实现缺陷预警,检测精度达90%以上。
3. 面向工业场景的应用拓展
航空发动机叶片修复
与中国航发合作,采用超快激光(皮秒激光)修复涡轮叶片热障涂层,减少热影响区,修复后叶片通过2000小时台架测试。
轨道交通关键部件再制造
针对高铁齿轮箱轴承座磨损问题,开发了梯度材料激光熔覆技术,修复成本较更换新件降低60%,已在中车株洲所试点应用。
核电设备修复
在核电站不锈钢管道修复中,通过激光清洗熔覆一体化技术,解决了放射性污染环境下的远程作业难题。

4. 基础理论研究进展
微观组织调控机制
揭示了激光修复过程中非平衡凝固对钛合金α/β相比例的影响规律(发表于《Materials & Design》),通过后热处理定制性能。
残余应力控制
提出“间歇扫描+热等静压”复合工艺,将修复件残余应力降低70%,适用于大型结构件。
5. 国际合作与平台建设
牵头“高性能激光制造与修复”湖南省重点实验室,与德国弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)共建联合实验室。
2023年获批国家重点研发计划“增材制造与激光制造”专项,聚焦航空航天复杂构件修复。
未来方向中南大学正布局超高速激光熔覆(UHLAW)、激光电弧复合修复等新技术,并探索太空/深海极端环境下的激光修复可行性。
如需了解具体团队(如周科朝教授团队)的研究细节或合作机会,可进一步提供方向性信息。部分成果可通过中南大学轻合金研究院官网或《中国激光》期刊获取。