金属增材制造技术具有材料利用率高和异形件成型能力强等特点,越来越受到世界各国的重视。由于金属增材制造热过程十分复杂,材料的熔化和凝固是都在极短的时间内完成的,因此制件中容易产生气孔、裂纹等缺陷。缺陷的存在会极大影响零件的使用性能,对增材制造过程进行在线检测,能够及时发现缺陷以便采取相应应对措施,具有重要的应用价值。激光超声是一种非接触、高精度、无损伤的新型超声检测技术,特别适用于增材制造的在线检测。本文以激光增材制造试件的缺陷检测为研究对象,系统研究了激光器参数、检测角度、扫描步长以及检测距离对激光超声缺陷检测的影响。在此基础上,采用优化的工艺,利用激光超声表面波技术实现增材制造件表面和近表面缺陷的定量表征。研究结果表明:检测角度对PBF试样缺陷检测无明显影响,但由于激光打印层内道与道之间搭接层会使超声传播产生和反射和散射,对DED试样进行缺陷检测时,检测角度应平行于打印方向。随着扫描步长的减小,缺陷检测精度逐渐提高,采用0.1mm的扫描步长可以检测到PBF和DED试样中0.2mm的缺陷;采用0.05mm的扫描步长可以检测到PBF试样中0.1mm的缺陷。随着检测距离的增加,检测精度总体呈现下降的趋势,采用1mm的检测距离,可以分别检测到PBF样和DED试样中0.2mm和0.3mm的缺陷。在系统分析了激光超声检测工艺对缺陷检测影响的基础上,本文采用激光超声B扫描和C扫描图对不同裂纹缺陷宽度进行定位和定量表征,定位最大误差为2%,宽度测量最大误差为7%。对不同超声信号特征信息进行分析,实现了最小0.1mm深度的表面缺陷定量表征。研究发现表面波与亚表面不同深度缺陷相互作用是一种先增强后减弱的振荡过程。对于PBF试样,通过扫描图像实现了0.2mm深度以内的亚表面缺陷尺寸定量检测,和1mm深度内所有缺陷的定性检测。对于DED试样,借助动态截图可以识别0.5mm深度以内的缺陷。结合小波分析,实现PBF试样0.5mm深度以内的亚表面缺陷深度的定量表征。