激光金属增材制造技术是基于激光熔覆技术基础上融合快速成形技术而发展起来的一种先进制造技术,能直接制造出全致密及力学性能优异的金属零件,在航空航天、汽车船舶及武器装备等领域有着广阔的应用前景。激光增材制造材料融化/凝固是一个“快冷快热”的过程,局部热输入会产生不均匀温度场造成成形的零件在随后冷却过程中存在残余应力。残余应力是一种内应力,直接影响零件的力学性能,严重时将引发裂纹缺陷。激光冲击强化技术是通过高能量激光在零件表面产生高温、高压等离子体,在约束状态下使形成高压冲击波,产生塑性变形,从而在冲击区域产生残余压应力及细化晶粒,提高材料力学性能。因此本文提出基于激光冲击强化调控激光增材制造残余应力这一解决方案,以期激光冲击产生的残余压应力调控激光增材制造在零件中的残余应力,以此达到提高成形零件力学性能的目的。基于有限元技术,研究了激光增材制造熔覆层的温度场和应力场的分布规律。采用正交实验法分析激光增材制造的工艺参数(激光功率、扫描速度和光斑直径)对单道熔覆层残余应力的影响,发现在激光功率为630w扫描速度为6mm/s,光斑直径为2.2mm的情况下,残余应力较小为261MPa,出现在距熔覆层表面深度0.2mm 附近;通过ANSYS/LS-DYNA软件,研究了激光冲击单脉冲能量和不同熔覆层温度工艺对熔覆层残余应力的影响,发现随激光冲击能量增大,熔覆层残余压应力越大,同时发现在熔覆层600℃时产生的残余压应力最大,调控效果最佳。本文以316L不锈钢为原材料,采用光内同轴送粉的方式在316L不锈钢基底上进行了激光增材制造实验研究,对熔覆层沿熔覆层深度方向(Y方向)残余应力进行了测量,发现熔覆层残余拉应力分布趋势与数值模拟结果一致,拉应力最大值为280MPa,也出现在距熔覆层顶部0.2mm处,验证数值模拟可靠性。同时,在激光增材制造熔覆层基础上进行了不同脉冲能量及不同熔覆层温度下的激光冲击强化实验,发现激光冲击后使熔覆层平均晶粒尺寸变小,在600℃高温处理后强化效果最佳,残余拉应力由280MPa变成了-260MPa,残余应力改善率达到193%,为激光冲击强化调控激光增材制造残余应力的工艺参数优化选择提供参考与指导。