大功率激光成形制造技术是继力加工、火焰加工和电加工之后的一种崭新的加工技术，代表先进制造的发展方向。利用同步送粉激光成形技术，制备单层组织性能均匀一致的熔覆层，通过逐层改变多组分粉末的成分配比，制造沿叠加方向成分及性能不同的功能梯度材料，成为激光成形技术应用的一个研究热点。如果能在单道（单层）激光成形过程中，实现多粉末成分配比的连续变化和实时控制，结合激光器输出光束形状的可控变化，利用离散/堆积技术，在解决层间制造精度、层间缺陷和热应力分布等关键技术问题后，可实现成分及性能在多方向连续变化的功能梯度材料（功能零件）的激光直接三维成形制造。该思路打破采用零件减材加工后再组装成为功能组件的传统制造模式和方法，通过改变填充材料的成分配比，结合三维制造方法，实现功能零件的几何形状，物理性能和材料性能的一体化制造，这将带来产品设计、制造工艺和生产观念的巨大变革。　　本文首先分析了采用半导体激光器进行激光成形制造的优势和特点，根据熔池形成规律，基于几何光学公式和理论计算，设计了可实现输出焦距连续变化的双反射聚焦系统。在此机床上，研制出输出焦距可连续自动变化的加工工作头，可实现成形宽度在加工过程中的连续变化，并进行了相关实验。　　为了实现粉末输送量及多粉末束流成分配比的连续变化，在分析了激光成形用粉末材料的输送特点和粉体材料气力输送特点基础上，阐述了基于自主研发的采用负压吸附正压输送原理进行粉末输送的送粉装置的工作原理，揭示了主要部件的关键设计参数和装配关系，研制了送粉装置。利用PLC系统及HMI，结合高性能伺服驱动系统，仔细分析了成分及性能连续变化梯度涂层激光成形制造技术对多粉末送粉量及配比的工艺要求，研制了多粉末成分配比可连续变化的四路送粉系统。通过粉末输送试验，送粉系统工作稳定可靠，粉末输送量连续变化。利用6KW CO2激光器进行送粉量连续增加的熔覆试验，获得了厚度连续变化的熔覆层。　　基于气固两相流的输送原理，分析多粉末束流输送模式对粉末束流成分配比连续变化和输送状态的影响规律，并提出了相应的三种多粉末束流输送模式，并研发了相应的三种送粉工作头、粉气分离装置及分粉器等粉末输送器件。通过Fluent软件模拟计算，计算了两路粉末合成输送时，不同送粉气体流量对粉末输送装置内负压吸附区工作状态的干扰规律，优化了多路粉末输送时的送粉气流量参数。利用三种送粉工作头及粉末输送器件，进行了粉末输送试验及激光涂层制备试验。　　在通过上述工作完成对送粉器、合成粉末输送管路、送粉工作头、粉气分离装置及分粉器这一整套粉末输送系统的研究及开发工作后，最后采用自主研发的2.5KW和3KW半导体激光加工系统进行成分及性能连续变化梯度涂层制备实验。通过双金属（AlSil2和Fe62）和双组分（Ni25和Ni60）自熔合金粉末的成分设计，利用送粉量及配比连续可控的四路送粉系统和旁轴送粉工作头，获得了沿制备方向（长度方向）上成分和性能连续变化的梯度涂层。