激光直接成形是基于离散成形原理和激光熔覆技术而发展起来的一种具有重要应用前景的先进制造技术。由于激光直接成形过程中涉及多种物理过程，工艺参数众多，最终成形件中的微观组织结构复杂，通过激光直接成形技术制造的金属零件存在着几何精度不够，力学性能不均匀等问题。目前关于工艺参数对最终性能的影响机理还不是很明确，在激光直接成形闭环控制系统中，在如何根据反馈信号确定调整工艺参数的方式从而实现对成形性能的控制这方面缺乏完善的理论指导。针对以上问题，本文对1Cr13不锈钢的激光直接成形进行了较为系统的实验研究。基于ANSYS建立了激光直接成形薄壁件过程的三维温度场数值求解模型，并建立了能够体现激光直接成形过程中主要时变特征的数学物理模型。从而为激光直接成形性能控制和工艺提高提供必要的理论和技术基础。本文主要的研究内容和结论如下：　　 ⑴对激光直接成形1Cr13不锈钢薄壁件中的微观组织和显微硬度分布进行了系统的实验研究。研究发现多层激光直接成形1Cr13不锈钢薄壁件中的微观组织及显微硬度具有独特的分布特点，在薄壁件与基板连接区域由于珠光体的存在，硬度达到350 HV以上，薄壁中其它位置微观组织结构趋于均匀，硬度稳定在200 HV左右。　　 ⑵通过数值模拟对成形材料的热历程演化规律及工艺参数对热历程的影响规律进行了研究。研究结果发现，成形材料的热历程具有相似性，它们都可以看作是由一系列的热循环组成，初始阶段，成形材料经历快速熔凝过程，最高冷却速率达到103 K/s以上，随着成形材料的增加，热循环的峰值温度逐渐降低而最低温度逐渐增高，当其上材料成形达到一定高度后，快速淬火效应减小直至消失。并且可以根据热循环的峰值温度以及最大冷却速率对材料的热历程进行简化。　　 ⑶究了激光直接成形薄壁件过程中熔池形态演化过程以及工艺参数对熔池最高温度的影响规律。研究结果发现，激光直接成形薄壁件过程中，在每一层内，熔池在两个端点位置的宽度最大，并且随着激光扫描方向熔池宽度逐渐减小。当成形到某一高度时，每一层固定位置熔池的宽度开始稳定下来，一直到成形结束都没有发生明显的变化，而且熔池最高温度的演化具有与此相似的规律。增加激光功率和基板初始温度，减小激光扫描速度都会使熔池最高温度整体升高。而增大基板尺寸虽然能够减小熔池最高温度，但影响并不明显。　　 ⑷建立了能够体现激光直接成形过程中主要时变特征的数学物理模型。并对模型进行了无量纲化。通过对无量纲数的分析发现：在激光直接成形薄壁件过程中，层高和光束移动速度的乘积共同影响温度场，而非单独起作用，而这两个量与有效送粉率直接相关。