随着工业4.0时代的到来,制造业再一次进入高速发展的阶段,而增材制造技术作为一种新兴的制造方式被广泛关注。但是在增材制造的加工过程中控制参数的组合较为复杂以及易受外界环境因素的影响,零件内部不可避免地会出现空洞、裂纹等缺陷,这些缺陷直接影响到零件的力学性能。因此,对增材制造零件的亚表面缺陷进行无损检测,是保证零件安全性的前提。激光超声检测技术凭借其非接触、频域宽、检测精度高等优点,在增材制造的无损检测领域逐步得到了推广和应用。为了实现增材制造中的亚表面缺陷的无损检测,本文提出了一种激光超声表面波方法,具体研究内容包括以下几个方面:首先,本文推导了有界固体中表面波的波动方程,并且介绍了激光超声的两种产生机理:热弹机制和烧蚀机制;并详细说明了在热弹机制下利用脉冲激光激发超声波的理论方程以及有限元形式,为有限元仿真奠定了理论基础。其次,利用COMSOL仿真软件研究了不同大小、不同深度的亚表面缺陷对表面波传播特性的影响;并根据模拟的温度场和固体应力场的耦合结果,计算了各向同性材料中表面波的波动方程,为后续的激光超声实验提供结果对比。然后,通过选择性激光熔化法制造了不同大小、不同深度的亚表面缺陷的316L不锈钢试样;通过激光熔覆法制造了不同盲孔直径的亚表面缺陷的镍合金涂层-45钢基体试样;并利用激光超声检测系统对缺陷区域进行了检测,得到了表面波正峰图、表面波负峰图以及表面波峰值时间分布图。最后,对超声波信号进行小波降噪处理以提高检测精度,采用图像均值滤波使激光超声C扫描图像更加平滑,采用最大类间方差法确定阈值并分割缺陷区域图像,测量出缺陷的大小。综上所述,激光超声表面波方法可以实现对亚表面缺陷的快速、非接触测量,为增材制造提供一种潜在的在线检测方法,具有一定的工程应用价值。