选区激光熔化技术(SLM)作为最重要的金属增材制造技术之一,由于能够快速将复杂结构的三维数据模型直接制造成实体零部件,目前已经得到广泛关注和大量研究。AlSi10Mg具有密度低、比强度高、导电导热性能优异以及良好的铸造性能和焊接性能等一系列优点,被广泛应用于汽车、航空航天等领域。但是AlSi10Mg在SLM成形过程中,材料的快速熔化和凝固容易造成熔池不稳定,从而致使零件产生孔隙、裂纹、翘曲变形等缺陷。针对以上问题,本文利用模拟的方法对SLM成形过程中熔池的温度场和应力场进行模拟,通过优化工艺消除缺陷,并进行实验验证。具体工作如下:利用ANSYS参数化设计语言(APDL)建立SLM成形AlSi10Mg的有限元模型,模型为三层五道,充分考虑了材料热物性参数随温度的变化、相变潜热、材料属性转化、铺粉时间、对流和辐射等情况。基于SLM成形AlSi10Mg的有限元模型,研究不同曝光时间(ET)和点间距(PD)对SLM成形AlSi10Mg热行为的影响。研究发现:随着ET的增加和PD的降低,熔池的最高温度、液相时间和熔池尺寸增加,冷却速度降低,PD对液相时间和冷却速度的影响更为显著。基于温度场的计算结果,利用热-结构间接耦合的方法建立SLM应力场模型,研究应力的分布特征和演变规律,以及ET和PD对残余应力的影响。研究发现:随着ET的增加,最高残余应力和最低残余应力逐渐增大。随着PD的增加,最高残余应力先增大后减小,最低残余应力逐渐减小。这是因为过高的PD容易导致熔池搭接不良,甚至出现未融合粉末,降低残余应力。通过实验的方法分析不同工艺下的熔池形貌和缺陷,对模型进行验证,将模拟和实验结合,揭示ET和PD对粗糙度、熔池形貌、缺陷、显微硬度的影响。研究证实当ET=140μs,PD=80μm时,可以成功制备致密度高、表面光滑的SLM零件。此外发现,零件侧面粗糙度之间的差异与铺粉方向和气流方向有关,合理的零件摆放和合适的旋转增量角可以缩小这种差异。