激光电弧复合增材制造是采用激光电弧复合热源,熔化金属丝材,快速直接制造金属复杂成型件的技术,所得到的金属成型件具有致密度高、力学性能优良的特点,可极大提高材料的利用率、生产效率和制造技术的核心竞争力。本文以304奥氏体不锈钢为研究材料,研究激光电弧复合增材制造过程中的热力场仿真、成型路径规划、工艺参数对复合增材制造成型件组织性能的影响、固溶工艺对复合增材制造成型件组织性能的影响。结果表明,道间堆积应采用同向由左至右的路径,层间堆积应采用交错式路径;单道多层与多层多道成型件抗拉强度最高达到640MPa与696MPa;固溶处理之后多层多道成型件组织更加均匀,抗拉强度有所下降,韧性提高,耐腐蚀性能提升,使得成型件的组织性能可以进一步满足实际工程需求,研究结果对该技术的实际应用提供了技术支持。具体规律如下:采用Simufact Welding软件对激光电弧复合增材制造热力场进行仿真,分别采用K型热电偶和X-ray残余应力分析仪对温度场与应力场进行测量,证实计算模型的准确性。成型过程中,温度逐渐积累,温度峰值出现在成型结束时刻,增材制造结束后,等效应力逐渐增大转变为残余应力。成型件的应力分布主要集中在道间、层间的结合处以及堆积层与基板的连接处。利用仿真结果指导试验,以散热条件、应力分布、最大变形量、实际成型效果为评估标准,道间堆积时采用同向式由左至右堆积较优,层间堆积时采用交错式堆积较优。研究了不同工艺参数下的单道多层激光电弧复合增材制造成型件的组织性能,随着激光功率和电弧能量的增大,晶粒尺寸与枝晶间距逐渐增大,抗拉强度与显微硬度逐渐减小。采用激光功率1500W、电弧能量4960W、堆积速度0.6m/min进行多层多道件的成型试验,成型件组织为大部分奥氏体加残余铁素体,成型过程中出现了第二相粒子Cr₂₃C₆,成型件横、纵两个方向上的抗拉强度分别为696MPa和661MPa,各个方向上的冲击功数值在70J左右。固溶处理后的多层多道成型件组织中的残余铁素体逐渐转变为奥氏体,而热成型过程中出现的第二相粒子溶解于奥氏体基体中,高温下的组织逐渐长大,60min固溶处理后的成型件横、纵方向抗拉强度降低,延长率最高增大,耐腐蚀性达到最佳。