面向航空航天、能源动力等领域高端装备制造的重大需求，针对高强/超高强轻质合金、复杂梯度材料、核主泵屏蔽套等关键构件自主化制造中缺陷多、性能低、质量差的难题，围绕激光与增材制造研究方向，以“基础理论突破—共性技术创新—装置研制与示范应用”为研究主线，开展轻质合金激光-电弧复合增材制造、梯度材料构件多能场辅助激光增材制造、大型薄壁构件近无缺陷激光焊接等研究，实现轻量化、梯度材料、极端尺寸等构件的高质量自主制造。

       近五年，主持国家重点研发计划项目课题2项、领域基金2项，国家自然科学基金面上项目、航空航天等领域龙头企业课题等项目10项，作为核心骨干参与国家重点研发计划项目课题、973计划项目课题、02科技重大专项课题等重大/重点项目3项，累计承担经费超1000万元；在Addit. Manuf.、Compos. B. Eng.、J. Mater. Sci. Technol.等权威期刊发表/录用SCI论文65篇，其中一作/通讯35篇、ESI高被引论文3篇、封面论文1篇、影响因子＞10论文12篇；授权发明专利28项（美国专利1项）；参与制定行业标准2项，担任SCI期刊Coatings编委；研制出6类自主化增材制造装置和2类能场复合增材制造装备，实现了8类典型构件制造技术自主可控，应用于航空航天、能源动力等领域，经济效益2年累计超5000万元；荣获江苏省科学技术奖一等奖1项、上海市科技进步二等奖1项、全国发明展览会金奖1项、中国循环经济协会科技进步奖三等奖、上海市产学研合作优秀项目奖二等奖1项、航天科技集团科技进步二等奖1项。

       主要研究特色：

        1. 发明了轻质合金激光-电弧复合增材制造方法

       面向航空航天等高比强度轻质合金构件高质量制造的迫切需求，针对轻质合金增材制造缺陷较多、组织易粗大等问题，创新性的提出了激光-电弧复合增材制造技术，构建了光-弧耦合条件下熔池热-力-质传递模型，揭示了复合增材“快速熔凝-搅拌”双协调机理，发现了高强铝合金“成分-相变”联合强化机制；形成了基于时空域耦合的光-弧-丝联合控制方法，开发了形性联合调控的增材与后续热处理工艺，研制出脉冲激光-电弧复合填丝增材制造装置，实现了激光与电弧的精准耦合调控以及增材过程熔池稳定控制。该技术与电弧增材制造相比，高强铝合金气孔率降低了90%，晶粒尺寸减小了50%；增材制造的Al-Zn-Mg-Cu铝合金室温抗拉极限达到600 MPa，200 ℃抗拉极限超过360 MPa、延伸率7.5%。相关技术成功应用于航天 、中车等企业，解决了轻质合金增材缺陷多、性能低等瓶颈问题，研制出双机械手协同激光复合增材制造装备，实现了大型高强铝合金构件增材成形-缺陷监测-精密加工一体化制造。

       2. 提出了梯度材料构件多能场辅助激光增材制造技术

       面向航空航天等领域对集成化构件制造的迫切需求，针对多材料梯度成形易生缺陷、相转变与性能难以控制等难题，提出了梯度材料能场辅助增材制造方法，揭示了超声、电感等能场辅助增材制造机理，以及能场耦合下 “多效应叠加”冶金行为演变机制；开发了随动能场辅助激光增材制造技术，明确了多材料金属间相与梯度界面精准调控策略，研制出超声/电感辅助、水浴辅助、铣削复合，以及同轴送丝等4类自主化制造装置，以及多材料铺粉式增减材复合制造装备，实现了梯度材料构件组织均匀化及性能可控化增材制造。采用该技术首次将钛合金-高温合金复材弯曲强度提升至 1000 MPa。相关技术成功应用于航天企业，被评价为“为金属功能梯度材料复杂构件的制造提供了重要解决途径”。

       3. 开发出大型薄壁构件近无缺陷激光焊接技术

       面向能源领域大型薄壁构件高质量焊接的迫切需求，针对电弧焊接变形大、易生缺陷等问题，在世界上首次提出了用激光焊代替电弧焊进行屏蔽套焊接成形的思路，建立了基于自由表面的填丝焊接熔池熔凝模型，揭示了空化与声压协同的焊接焊缝成形机制；发明了基于熔滴铺展的形性调控方法，研制出激光填丝、超声-激光复合、恒温冷却焊接装置，实现了大型薄壁构件小变形、高质量焊接成形。采用该技术将哈氏合金C-276焊接缺陷尺寸从 100 μm 减小至 10 μm，析出相含量降低了近59%，打破了国外垄断，支撑我国成为目前世界上唯一掌握屏蔽套高质量激光焊接技术的国家。相关技术应用于能源企业，实现了屏蔽套焊接工艺源头创新，被评价为“加速了我国的自主化进程”。