现代工业对微机电系统(MEMS)器件和微细零件需求越来越大，要求也越来越高，特别是对材料的多样化，结构的复杂化和尺寸的微小化等方面。然而传统的加工方法如半导体加工技术、LIGA工艺、超精密机械加工以及特种微细加工技术等越来越无法满足上述要求。激光微烧结技术是“点--线--面--体”的加工过程，能够无需模具，从三维CAD模型和粉末直接制造形状复杂、高精度和高空间分辨率及高表面质量的三维微细零件，有望为复杂形状和结构的微型零件提供一个新的制造方法。本论文对激光微烧结技术的几个关键技术问题进行了研究，获得了一些有价值的结果。主要研究内容和获得的成果如下：　　(1)搭建了实验原型装置，获得了激光微烧结所需要的高峰值功率的纳秒脉冲激光和微细聚焦光斑。采用Nd:YAG晶体和声光调Q晶体获得了纳秒脉冲激光；采用平行平面腔和小孔光阑选模得到了高斯光束；采用开普勒望远镜对光束扩束准直后，再用焦距为80 mm的聚焦镜聚焦得到了直径大约Φ50～60μm的微细聚焦光斑。　　(2)建立了刮刀式铺粉的力学模型，获得了微细粉末微米级层厚的铺置方法。通过对铺粉过程中粉末和刮刀的受力分析得到了实现粉末铺置的力学条件；分析了影响铺粉质量的因素及其规律；根据微细粉末的特点，指出了微细粉末的铺置条件，提出了“双刮刀分步铺粉”方法，最终实现了平均粒径为2.36μm Ni粉的5μm粉层厚度的铺置。　　(3)对脉冲激光与微细金属粉末相互作用的过程进行了研究。从理论上分析了纳秒脉冲激光作用于单颗金属粉末和粉层时的激光能量的吸收和传递的过程，并与连续激光作用下的情况对比。结果表明：脉冲激光烧结由于所需功率较低、热扩散深度较小导致热影响区较小，使得成型零件的精度较高；脉冲激光作用下，熔池是周期性变化的，烧结表面粗糙度比连续激光烧结差，但这可以通过高脉冲频率和低扫描速度的工艺得到有效改善。　　(4)对脉冲激光作用下的飞溅种类和形成机制进行了理论和实验分析。在理论计算推导辐射压力、粉末颗粒间隙空气膨胀力、气化蒸气反冲压力、等离子体膨胀压力等四种作用力的基础上，分析了各种飞溅产生的主要原因。研究结果表明：熔池飞溅主要是由气化时的蒸气反冲力对熔池的冲击而产生，而粉末飞溅则主要由等离子体膨胀压力对粉末的冲击而产生。该理论分析结果也被实验现象所证实。　　(5)对脉冲激光微烧结Ni粉进行了实验研究，获得了激光峰值功率对成形质量的影响规律，提出了激光单脉冲平均功率密度的概念，并用该概念很好地归纳了脉冲激光微烧结过程中的实验现象，最后通过大量实验获得了不同脉冲频率下烧结的工艺窗口。研究结果表明：激光单脉冲平均功率密度主要由激光的峰值功率决定，且随扫描速度的变化不大。脉冲激光烧结时存在一最佳激光峰值功率，过高的峰值功率会引起严重的飞溅导致烧结无法实现，而过低的峰值功率则会产生球化现象，使得成形件密度不高。适当的激光峰值功率可以实现良好烧结，且烧结时产生的气化和弱等离子体对熔池有保护和压实效果，能一定程度上减小球化。高频脉冲激光烧结时工艺窗口较宽，工艺参数的选择范围更大。　　(6)系统地实验研究了工艺参数对烧结线宽和烧结密度的影响。结果表明：较小的铺粉厚度，较大的激光功率并匹配较大的扫描速度有利于获得成形良好的窄细烧结线。得到了线宽为60～70μm且有较强强度的烧结线。减小铺粉厚度有利于提高烧结致密度，但较低的激光功率和扫描间距都不利于获得高致密度烧结件。定义了“体功率密度”的概念，并将此概念与激光烧结成型性能进行关联，发现可采用体功率密度对工艺参数进行调控提高激光微烧结性能。最后本论文在室温无气体保护的条件下，采用粒度为2.36μm的Ni粉，得到了相对密度大于98％，水平表面粗糙度Ra为5.23μm，垂直表面粗糙度Ra为6.20μm的三维微型零件。