激光熔覆成形技术将激光熔覆表面强化技术和快速原型制造技术相结合，利用激光极高的能量密度及快速加热，快速凝固的特点，使成形的金属零件具有优良的组织和综合力学性能，已日益成为金属零件快速制造领域竞相发展的方向和研究热点。本文对基于激光熔覆的金属零件快速制造工艺做了初步研究，主要研究内容有以下几点：1．分析了高能激光束和材料相互作用过程能量的传递，熔池中的传热传质现象的根源和主要驱动力，以及金属熔体凝固过程中晶粒的形核一长大的一般规律及其影响因素。2．结合激光熔覆基本理论和Ni基合金粉末的单道、多道、单层和多层熔覆试验，分析熔覆成形件缺陷形成的原因，初步掌握激光熔覆工艺参数对熔覆层质量影响的规律。结合激光熔覆理论得出：①单道熔覆层宽度主要由光斑直径决定；②熔覆层高度由送粉速率和扫描速度共同决定的；③熔覆层稀释率和功率密度有关，可通过调节功率密度控制熔覆层稀释率。优化激光熔覆工艺后熔覆层质量得到了改善。3．观察了熔覆层裂纹的宏观和微观形貌，深入研究了熔覆层裂纹的产生机理，建立了相应的熔覆层热应力数学模型，提出了抑制裂纹的方法。使用扫描电镜分析了熔覆层横断面和纵断面的显微组织，观察到显微组织细密且呈梯度分布，微观组织的结晶形态是由结晶参数G／R决定的，并简单讨论了显微组织的预测及控制方法；使用显微硬度仪测量了熔覆层横断面和纵断面的硬度分布。4．通过理论分析和试验研究，提取激光功率、扫描速度、光斑直径和送粉速率作为影响熔覆层质量的主要因素，基于BP神经网络和基因遗传算法，建立了激光功率、扫描速度、光斑直径和送粉速率与激光熔覆层质量的非线性关系模型。结果表明基于BP神经网络和遗传算法的复合神经网络克服了传统BP神经网络容易陷入局部最小和误差梯度振荡的缺点，预测的熔覆层宽度和高度最大相对误差绝对值分别为2.93％和2.4％。基于复合神经网络提出了激光熔覆成形件精度控制系统的设想，可应用于后续研究激光熔覆工艺参数的优化和熔覆层质量的在线控制。