增材制造技术是一种可直接成形零部件的新型制造技术,被认为是决定未来经济的十二大颠覆技术之一,是推动智能制造发展的基石。激光增材制造因独特的“逐层制造”加工方式,使得材料的微观组织呈显著的异质性,宏观力学表现出各向异性。深入研究增材制造独特的微观组织与变形不均匀性的相互作用机理是理解增材制造材料变形行为、优化制造工艺、提高材料整体性能的关键。本研究采用微观数字图像相关方法,结合电子背散射衍射技术,对激光增材制造材料微观尺度的组织特征与应变局部化进行表征,探索激光增材制造材料的多尺度特征对力学性能的影响机理,研究结果深化了对制造过程-微观结构-力学性能内在联系的理解。本文以增材制造316L不锈钢为研究对象,得出了如下研究结论:表征了增材制造316L不锈钢材料多个尺度的结构特征,包括介观尺度上的熔池边界、沉积层间界面与道间界面特征和微观尺度上的晶粒形貌与晶内亚结构;研究了增材制造316L不锈钢材料的宏观力学性能,揭示了增材制造材料宏观力学性能各向异性与多尺度结构特征之间的关联。创新性地采用了增材制造微观结构纹理作为数字图像相关技术的散斑特征,评价了该种自然散斑质量;结合微观数字图像相关技术与电子背散射衍射技术,实现了微观组织特征与塑性变形局部化的多尺度表征。研究了介观尺度材料组织特征对应变局部化的影响。定量表征了应变局部集中带穿透沉积界面的现象,发现了穿透道间界面和层间界面的难易程度不同。与层间界面相比,道间界面分布更多的晶粒边界和高的局部位错,阻碍应变的传递。研究了微观尺度晶粒、晶内亚结构对应变局部化的影响。发现了应变局部化在晶粒尺度上受晶粒形貌的影响,不同晶粒的平均应变差异较大;表明了增材制造材料晶粒内特有的亚结构对塑性应变局部化和损伤形核中有着重要影响。