增材制造技术具有逐点熔凝、分层制造的工艺特性,能够实现三维复杂结构零件的快速制造和材料的高性能化。本文提出基于激光微动扫描的电弧增材制造熔池熔凝结构调控工艺研究,分别从实验工艺和调控机理两方面进行研究分析。以304不锈钢板作为基板,不锈钢球形粉末作为熔覆粉末进行了激光微动扫描辅助等离子弧增材制造工艺实验,分析了激光扫描模式、激光功率、激光振幅、激光扫描速度、激光能量输出方式等主要工艺参数对多沉积层成形宏观形貌及微观组织结构的影响。建立了基于三维热源有限元分析模型,进行了数值模拟计算,分别从温度场和流场两个方面分析了激光微动扫描改变熔池温度场和流场状态从而改善微观组织结构的机理。研究结果表明:激光的直线扫描能够稳定电弧沉积过程,提高多沉积层的边缘平整度;优化工艺参数下能够获得侧壁形貌粗糙度和加工余量均最小的沉积层结构;在宏观成形方面,增大激光能量会降低沉积层层高,增大激光扫描振幅会提高沉积层的层宽,增大激光扫描速度将减小沉积层层高。激光束的扫描行为能够增大熔池振荡效应,有效阻断柱状晶枝晶生长,减小晶粒尺寸。并且,随着激光扫描速度的增大,晶粒逐渐细化,且在扫描速度大于1200mm/s时对晶粒生长择优取向有所改善。改变激光能量输出方式条件下,脉冲频率为50k Hz的脉冲激光直线扫描工艺能在连续激光直线扫描的基础上进一步优化晶粒形态。通过力学性能试验发现,连续激光直线扫描和采用脉冲激光直线扫描均能产生细晶强化效果,横向和纵向两个方向的抗拉强度和延伸率均得到提高,且脉冲激光直线扫描综合力学性能最佳。