选择性激光熔化(Selective Laser Melting, SLM)是在选择性激光烧结(SLS)基础上发展起来的一种直接金属成形技术。该工艺过程中金属粉末在高能激光辐照下完全熔化并发生冶金结合,加工的零件不需要后处理其致密度近乎100%,且具有较好的力学性能。然而SLM成形过程温度梯度大,材料快速熔凝使成形件产生缺陷较多,要加工出质量与精度较高的零件还需在材料与工艺参数方面改进,为此,揭示SLM成形机理、控制熔化成形过程对于改进工艺参数与选择合适的材料具有重要的指导意义。本课题采用计算机数值模拟与试验相结合的方法对SLM成形过程进行了深入的研究。采用通用有限元分析软件ANSYS自带的参数化设计语言(APDL)对SLM过程进行建模并参照实际试验的环境施加边界条件,然后进行温度场数值模拟。模拟结果考察不同工艺参数对温度场影响,同时也探讨了熔池尺寸与激光能量密度的关系。温度场分析可为试验过程中选择合理的工艺参数提供可靠理论依据。在SLM成形过程中,材料的瞬间热胀冷缩作用使成形件内部产生残余应力。残余应力大小受温度梯度的影响。在得到温度场分布结果以后,利用ANSYS的热——结构耦合方法对SLM过程的应力场进行数值模拟,结果直观显示了SLM成形件应力的分布状况。为了降低残余应力并使之分布更加均匀,采用基板预热或分区扫描的方法可使应力分布得到较大的改善。在数值仿真结果的指导下,优化了SLM成形过程的扫描工艺参数。在本实验室自主研发的HRPM系列的快速制造设备上进行试验,试验工艺参数与数值模拟参数一致,结果表明在数值模拟优化的工艺参数下成形的零件质量较好,而采用其他工艺参数成形的零件缺陷较多。另外试验中对网状复杂形状SLM成形进行了研究,加工出了具有良好质量的网状样件。最后,对课题的研究成果进行了总结,并对还需要进一步深入研究与改进的地方进行了展望,提出了一些有益的建议。