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电子束选区熔化(electron beam selective melting,EBSM)和激光选区熔化(selective laser melting,SLM)是两种通过选区熔化粉末床来逐层成形所需零件的增材制造(additive manufacture,AM)技术,其主要区别在于熔化粉末所用热源不同:电子束或激光。两种选区熔化技术都可以对多种金属材料如铁基合金、钛合金、钛铝金属间化合物、镍基合金、铜等进行成形制造。电子束相比于激光具有更高的能量密度、能量利用率以及扫描速度,成形时可以具有更高的成形效率;且由于电子束工作于真空环境下,因此其成形零件可以避免气体氧化、杂质污染等问题;但由于增材制造所用电子束光斑直径一般大于激光束,所以EBSM成形零件的表面粗糙度及成形精度要比SLM成形零件较差。电子束与激光复合选区熔化可以将EBSM的高效率和SLM的高精度结合,同时可以避免EBSM技术中的"吹粉"现象,从而获得适用范围更广泛的选区熔化技术。因此本研究在清华大学机械工程系自制的EBM-250电子束选区熔化设备的基础上,将激光发生及动态聚焦扫描控制系统通过真空室侧方的观测窗口引入到成形区域,实现真空下的电子束激光复合选区熔化。其中电子枪加速电压60kV,最大功率3kW,用于成形零件内部区域以提高成形效率;光纤激光器最大功率200W,用来成形零件的轮廓和内部区域以提高零件表面粗糙度。实现电子束激光复合选区熔化需要克服几个关键技术。首先,受限于安装尺寸,激光扫描系统相对于成形平面存在一定的偏移和偏转,因此本文通过成形平面、电子束坐标系和激光坐标系之间的坐标转换实现电子束与激光协同扫描;其次,真空环境下熔融金属蒸发会导致激光器所用镜片失效,本研究设计一套以旋转擦拭为基本原理的真空室内防蒸镀装置以保证激光器可以在金属蒸汽环境下长时间连续工作,并通过计算分析,指出防蒸镀镜片的折射、平行度及偏转对激光扫描精度影响的机制,通过机构优化和采用高精度防蒸镀镜片大幅度降低激光扫描误差。