陶瓷材料因其性能优异具有广阔的应用前景,然而传统的陶瓷加工方式难以快速制造个性化、轻量化和复杂化的产品,限制了其在航空、航天、兵器等领域的应用。激光选区熔化(Selective Laser Melting,SLM)技术作为一种重要的增材制造技术,基于完全熔化机制,直接成形,加工效率高,可以弥补和克服传统陶瓷加工方式的不足,有望推动其在航空、航天、兵器等领域的应用。本论文以建立熔池特性与微观组织结构、缺陷的关联关系和获得缺陷、凝固组织结构的形成机理为目标,从熔池的角度出发,开展了陶瓷SLM设备及熔池监控系统设计、成形工艺研究、缺陷及形成机理和凝固组织及形成机理四个方面的研究,主要工作如下:(1)研究了无粘结剂陶瓷浆料SLM成形工艺路线,分析了工艺参数对成形件表面形貌的影响规律,解释了粉末飞溅机理,基于贝纳德-马兰戈尼对流理论,阐明了 A1203成形件表面条状和指状凝固形成机理,建立了贝纳德模型与工艺参数的关联关系图。分析认为高温水蒸气与环境间的压力差会抑制粉末飞溅;扫描速度为60mm/s～120mm/s,激光功率为140W～200W工艺区间内会发生条状对流。工艺优化结果表明,当激光功率200W、扫描速度90mm/s时,A1203浆料试样表面接近全致密状态,无明显裂纹产生,维氏硬度均值在14.7GPa左右,与传统烧结制件相近。(2)构建了陶瓷材料SLM温度场仿真模型,获得了不同工艺参数下的温度场基本特征、熔池结构和熔池的温度梯度,发现了熔池中对流的差异性及其影响。仿真数据表明,激光功率越高,熔池最高温和升温速率极值越大,当激光功率200W时,可达3276.79K,4.90×106K/s;随着扫描速度的增加,熔池最高温减小,降温速率极值和升温速率极值增大。随着激光功率的增加或者扫描速率的减少,熔池的尺寸逐渐增大。通过观察不同工艺下的粉末熔化状态,验证了模型的可靠性。研究发现通过改变扫描速度可以调整试样柱状晶的生长方向。(3)提出了多二极管分区监测熔池的方法,开发了熔池光强监测软件/硬件系统,通过构建熔池信号场,实现了成形过程中的边缘效应、裂纹和孔隙等缺陷的监测。实验验证和理论计算均表明多二极管分区监测熔池的方法能够有效的提高检测精度。研究发现,当激光功率为260W时,熔池信号值的波动范围最大(约1.0V～1.4V);当激光功率100W时,熔池信号最稳定(约0.44V～0.57V)。(4)分析了裂纹形成原因、扩展机理,探索了裂纹抑制方法,解释了熔道偏移现象。研究发现,试样中主要存在垂直裂纹、平行裂纹和斜向裂纹,其中平行裂纹主要是由凝固裂纹产生的,拉应力裂纹的不断扩展是形成垂直裂纹和斜向裂纹的主要原因。分析认为预热、工艺参数、缺陷等是影响裂纹产生和扩展的重要因素。