激光直接金属沉积技术是一种以激光为热源的新型增材制造技术,该技术具有柔化性能好、加工精度高、时间短、效率高、能量密度高等特点,已成为先进制造领域标志性的技术之一,随着“中国制造2025”计划的启动,各大高校及研究所也正积极地参与到激光增材领域的各项发展。本课题以激光增材制造高速列车轴装制动盘为背景,努力为24CrNiMo粉末激光直接金属沉积技术可以制备出经济时间成本低、性能良好的零部件提供理论依据,探索出成形过程中工艺参数对组织性能的影响,并借助有限元技术对其成形试件的残余应力分布进行分析。本文在确定工艺窗口的前提下,通过对比不同激光功率(1300W-1500W)以及不同扫描速度(7mm/s-9mm/s)下成形试件的组织性能、沉积过程中温度场的变化规律以及试件表面的残余应力来研究激光功率和扫描速度的变化对激光增材24CrNiMo合金钢的性能影响,并使用ABAQUS软件对此过程的温度场及残余应力进行数值模拟,最终获得优佳的工艺参数。在致密度的测量试验中,激光功率1300W以上的试件致密度均在95%以上,随激光功率的降低与扫描速度的增加,致密度有下降趋势;对试件内部的金相组织进行观察,表层的组织主要为羽毛状贝氏体、板条状马氏体以及针状铁素体,近基层的组织主要为粒状贝氏体和铁素体;拉伸性能试验中,各参数下的抗拉强度均高于980MPa,比较不同参数下的性能,其中激光功率1400W、扫描速度8mm/s时的试件强度最高,其抗拉强度为1131Mpa,高出国家标准15%;对试件截面硬度的测试中,硬度大小由表层到近基层逐渐下降,随着激光功率的增大、扫描速度的降低,硬度有先增加后降低的趋势。通过ABAQUS有限元分析软件对激光增材过程的温度场以及残余应力分布进行了数值模拟,得出了在不同参数下熔池最高温度、温度梯度、冷却速率、残余应力的变化规律。试件表面纵向应力集中的部位在沉积道的两侧并为拉应力,边缘部分为压应力;试件表面横向应力集中在沉积部位两端且为拉应力,其余部分主要为压应力,试件的残余应力会随激光功率的增加而增加,随扫描速度的增大而降低。