增材制造技术已经成为世界工业制造界的一颗新星,这一领域集合了新兴材料研发技术,计算机测控等前沿技术,融合发展成为热门的先进制造技术学科。金属构件的增材制造技术难点主要集中在成形结构的宏观、微观组织结构的调控。本文构建了激光能量辅助等离子弧载粉增材制造实验平台,从宏观形貌、微观组织结构等方面对脉冲激光辅助电弧增材制造和连续激光辅助电弧增材制造两种工艺方法进行了研究,结合数值仿真技术、结构负载声发射检测技术,对激光能量调控等离子弧载粉增材制造304不锈钢熔池熔凝结构机理进行系统探究。通过研究不同激光电弧热源复合模式下304不锈钢试样组织结构特征,表明施加激光能量均能细化重熔区组织,激光激发在熔池前部时熔凝结构调控效果最明显。施加适当的激光能量能够改善增材熔池局部流动性,提高熔凝结构成形质量,增加粉末熔覆效率,提高成形系数,有利于精细结构成形。但当激光功率过大,热输入过大,熔池稳定性降低而坍塌,不利于堆叠成形。对比单电弧增材制造与激光辅助电弧增材制造试样,发现单电弧试样组织主要为粗大柱状晶,多层增材试样层间过渡区域为连续生长的晶粒;添加脉冲激光后,层间过渡区域出现细化晶粒层,消除柱状晶粒贯穿层间生长现象。脉冲激光峰值功率增加,非层间区域晶粒细化效果得到增强,晶粒取向更加均匀;连续激光调控层间区域熔凝结构存在功率阈值效应,当激光功率超过300W时,层间过渡区出现重熔区,晶粒细化效果显著。从纵截面观察,层间过渡区出现宽度达到毫米级的细晶层,并且有效降低晶粒取向强度以及内部位错密度。通过力学性能试验发现,施加辅助激光能量产生细晶强化效果,能基本消除成形304不锈钢结构中孔洞现象,提高组织致密性,对成形结构横向和纵向塑韧性及拉伸强度均有提高。对比两个维度拉伸强度,发现激光能量能够有效降低成形结构横向和纵向拉伸强度各向异性,特别的,在纵向拉伸试验中,发现层间过渡区为性能薄弱区。通过熔池图像信息及Fluent流场计算方法研究了脉冲激光激发熔池振荡效应,发现当激光激发熔池前部时熔池流体流动状态最显著。借助结构负载声发射系统,分析了脉冲激光激发熔池表面振荡机械波传播物理模型。连续激光能量存在的搅拌效应和界面重熔效果共同作用,对增材熔池熔凝结构产生显著调控效果。总结提出脉冲激光及连续激光调控等离子弧载粉增材制造熔池熔凝结构调控机理。