金属增材制造能够快速、批量、精准生产复杂金属结构。由于在打印过程中温度梯度高、热应力大,成型样件容易产生缺陷,并且打印过程中形成的熔池太小,打印过程不易监测,无法通过及时调整工艺参数减少成型样件中的缺陷率,严重影响样件的力学性能和使用寿命。为了降低成型样件中的缺陷率,提高样件的使用性能,本文对金属增材制造打印过程中缺陷的产生机理与金属增材制造已成型样件中缺陷的探测机制两方面展开研究。其中针对缺陷的产生机理问题主要探讨了缺陷的产生机理和影响熔池的关键工艺参数;针对缺陷的探测机制问题研究了超声和微波多物理场耦合探测已成型样件缺陷的方法。本文的主要工作如下:（1）针对金属增材制造打印过程中缺陷的产生机理问题,利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了熔池多相态热传导和流体流动模型,模拟了熔池流体流动过程、缺陷的形成机制以及熔体表面温度场传热传质过程,得到了熔池的温度场分布和流体流动场分布,揭示了缺陷产生与熔池流场分布的关系。（2）针对影响熔池的关键工艺参数匹配问题,采用单因素变量法分别探究了激光功率与扫描速度两个工艺参数对熔池温度和尺寸的影响,采用正交试验法分析了不同工艺参数组合下熔池的形状变化,根据仿真模型和仿真结果提出了多工艺参数匹配模型。结合实验验证了金属样件的成型质量与工艺参数的相互作用模型。（3）针对金属样件中缺陷探测机制的问题,综合提出了超声微波多物理场耦合的缺陷检测方案,采用两种表征技术,分别对应于半成型材料内部缺陷初步定位和加工表面细微缺陷的精细化定位识别,形成具有层次化分辨率梯度的检测方法。（4）针对金属样件内部缺陷的超声无损检测问题,仿真了超声波与金属介质的相互作用,提取并分析了脉冲激励、底面回波和缺陷回波的A扫描信号。设计了超声检测电路,实现了内部缺陷的初定位。针对金属样品表面缺陷的微波无损检测问题,采用仿真软件HFSS建立了缺陷检测模型,结合矢量网络分析仪和三维运动平台控制矩形波导探头提取了样品测试表面缺陷信号,实现了表面缺陷的探测与表征。本文通过理论研讨,仿真分析与实验,实现了对金属增材制造缺陷识别与在线监测的关键技术研究。该技术可应用于增材制造设备,通过超声微波多物理场耦合探测技术对已成型部分样件成像,实时调整设备的工艺参数,实现设备的在线测量和最优参数的控制,对金属增材制造在线原位监测设备研制具有重要意义。