激光沉积成形技术已广泛应用于航空航天、能源动力等领域。然而，由于成形过程的骤热急冷，激光沉积易形成长条柱状晶粒，从而降低沉积成形质量。在激光沉积过程引入超声振动，并利用其产生的声空化和声流等非线性效应，有望实现柱状晶向等轴晶的转变及晶粒细化。为此，开展了超声复合激光沉积过程监测及微观组织表征研究，结合沉积过程监测、数值模拟和试验研究，探究了超声振动对沉积区晶粒特征的影响规律。结果表明，超声振动降低了固液界面的温度梯度，并显著提高了凝固生长速率；超声振动促进了柱状晶向等轴晶转变，且通过调整超声功率可进一步扩大等轴晶粒区；超声作用下的沉积区等轴晶粒面积占比由16%增至66%，且平均晶粒尺寸减小了65%；同时结合超声非线性效应与经典凝固理论，揭示了超声作用下的等轴晶粒生长机制。

激光沉积,超声振动,沉积过程监测,晶粒细化,晶粒生长机制