随着增材制造技术的快速发展,近来选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）Ti-6Al-4V合金引起了大量的关注,已经在航空航天和生物工程等领域广泛应用。但SLM成形过程特有的快热快冷的特性,容易导致成型零件产生极大的温度梯度,引起热应力,从而影响成型零件质量。因此,探究Ti-6Al-4V合金SLM成形过程,探讨熔池特性与成形晶粒之间的关系,对Ti-6Al-4V合金粉末SLM成形工艺有重要指导意义。主要工作如下:（1）首先,利用有限元（FE）方法表征Ti-6Al-4V在选区激光熔化成形过程中的温度梯度、凝固速率和熔池尺寸等特征,并使用计算流体动力学（CFD）验证了有限元结果。使用Slic3r软件将导入的CAD文件进行切片并生成具有扫描间距、激光功率、层厚度、停留时间和扫描速度等信息的G代码,然后把G代码转化为一系列成形信息代码,并用于有限元模型的计算。提出的多层多轨道有限元模型用于研究激光功率、扫描速度和扫描路径对SLM成形Ti-6Al-4V成形晶粒的影响。根据有限元的结果制定了加工工艺窗口。有限元结果表明,随着激光功率的降低和扫描速度的提高,晶粒形貌呈现全柱状晶粒。形成的晶粒取决于激光功率、扫描速度和沉积位置,但对扫描路径不敏感。随着从底层到顶层的沉积,形成的晶粒尺寸逐渐减小,与实验结果吻合较好。（2）其次,针对小尺寸（小于1 mm）成型件,建立了SLM成形过程的热力学有限元模型,研究了SLM过程中的热力学响应,分析了5种扫描路径对小尺寸成型件应力和变形分布的变化规律。结果表明,冷却到室温时分区扫描产生的残余应力最大,而67°与45°线扫描则产生较小的残余应力。通过分析所有扫描路径下的温度场和应力场,发现残余应力分布与零件拐角处的温度峰值相关。温度和残余应力之间的这些相关性提供了一种有效的方法来评估不同扫描路径的残余应力,并指导实践中的成形过程。（3）最后,建立了SLM成形工艺的晶格结构有限元模型,模拟了SLM成形Ti-6Al-4V合金晶格结构的过程。基于晶格结构成型件的特性,提出了适应晶格结构的扫描路径策略并进行了相应的实验验证。研究结果表明:相比于默认扫描路径,提出的优化扫描路径可以减少零件的热累积,从而减小应力集中。同时采用优化扫描路径SLM成形Ti-6Al-4V合金晶格结构的冷却速率更高,生成的α相含量更少,其硬度更高。因此,本文研究可以为金属晶格构件SLM工艺提供优化指导。