激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion,L-PBF）是一种代表性的金属增材制造技术。与传统铸件和锻件相比,采用L-PBF成形的合金零部件,具有更为细小的亚结构、晶粒组织和良好的力学性能。但是,L-PBF成形过程中的高冷却速率和大温度梯度是导致柱状枝晶沿成形方向外延生长的关键因素。对于盘类、轴类等发动机用热端零部件,粗大的柱状晶可大幅降低构件服役寿命。因此,L-PBF成形过程中的凝固组织调控是零部件高质量制造的关键。然而合金微观组织的差异导致传统铸件/锻件的热处理工艺未必适用于L-PBF成形的合金,需要研究适合于L-PBF成形合金的热处理工艺。因此,本文以航空航天领域广泛应用的Inconel718高温合金为对象,针对L-PBF成形及热处理过程中众多的工艺参数,采用温度场模型、多相场模型、LSKW（Langer-Schwartz-Kampmann-Wagner）模型与时效强化模型相结合的集成计算方法,快速高效地实现了 Inconel 718合金在L-PBF成形凝固-热处理全过程中的微观组织演变模拟与力学性能调控,确定了 Inconel 718合金的L-PBF成形及热处理工艺窗口。主要研究结果如下:为细化L-PBF成形Inconel 718合金的凝固组织、抑制柱状晶外延生长,同时避免产生未熔合（Lack-of Fusion,LoF）缺陷,构建了熔池温度场模拟和晶粒组织相场模拟的耦合计算模型,提出一种描述因重熔不足而产生LoF缺陷的模型,确定了产生LoF缺陷的临界条件,模拟了不同激光熔融成形参数下的熔池温度场和晶粒外延生长过程。同时实现了 L-PBF成形Inconel718过程中的缺陷抑制与凝固晶粒组织调控。发现晶粒细化且无LoF缺陷的激光扫描能量密度值Ec随层间旋转角度变化而变化,当层间旋转角度为0～90°时,Ec在55.0～62.5 J/mm3之间。通过模拟计算与实验结合,确定了 Inconel 718合金晶粒细化且无LoF缺陷的L-PBF成形参数:激光功率为280 W,扫描速率为1160mm/s,层间旋转角度为67°。确定了用于沉积态微观组织模拟的非平衡溶质捕获参数,采用沉积态微观组织多相场模型,参考铸造合金热处理工艺标准AMS5383（均匀化H:1080℃×1.5h+AC（空冷）,固溶 S:980℃×1.0h+AC,时效 A:720℃×8.0h+FC（炉冷）×2 h+620℃×8.0 h+AC）,模拟了均匀化（1080℃）和固溶（980℃）过程中的微观组织特征演变。发现当均匀化时间为0.5h（H’）时,溶质分布均匀,大部分Laves相溶解,并且保留了沉积态晶粒形貌。当固溶时间为20 min（S’）时,合金中δ相体积分数约为2%,主要分布在晶界上。此时,高温拉伸断裂方式为以韧性断裂为主的混合断裂,存在部分穿晶断裂,晶界处δ相的破碎,提高了高温晶界强度。采用优化的均匀化-固溶工艺参数和TC-PRISMA（LSKW模型）,揭示了不同时效工艺参数条件下,L-PBF成形Inconel 718合金的强化相尺寸与体积分数演变规律,确定了最佳时效工艺。发现γ"相的共格强化机制与Orowan强化机制转化的临界长度Lc为21.2nm。根据γ"相的共格强化、Orowan强化作用随尺寸增加的非线性变化趋势,确定了具有高强度且满足AMS5663M标准中塑性要求（12%）的时效工艺（A’）为:720℃×12 h+FC（炉冷）×2 h+620℃×8 h+AC（空冷）。相对于标准HSA热处理,采用本文提出的H’S’A’热处理工艺处理后试样的极限抗拉强度和屈服强度分别提高了 11%、19%。