激光熔丝沉积(Wire and laser additive manufacturing,WLAM)技术是以高能激光束为能量源,以金属丝材为原材料,在基板上层层叠加沉积金属材料的成型技术。目前国内外激光熔丝沉积研究多集中于金属粉末,对金属丝材增材制造研究较少,且对后处理的研究不多。本文以JS80合金钢丝材为原材料,采用激光熔丝沉积技术,成型单道单层、多道单层、单道多层以及多道多层材料;并对单道单层和双道单层材料进行回火处理。首先,对单道单层沉积层的形貌、微结构、性能进行研究。结果表明,单道单层沉积试样由沉积区、热影响区、基体组成,沉积区和基体冷速不同,故各区域组织不同,热影响区硬度远高于沉积区。通过控制变量法研究工艺参数与沉积层质量的关系,对工艺参数进行优化。沉积层的宽高比、接触角、稀释率随激光功率、送丝速度变化而变化,扫描速度对其影响不大。通过正交试验法得知激光功率和送丝速度对其宏观特征影响较大,得出最优工艺参数。激光功率和送丝速度对沉积层组织以及硬度均有影响。为了调控单道单层试样的组织和性能,对其进行回火处理。随着回火温度的提高,组织不断发生变化,硬度逐渐降低。400℃回火后,沉积区从沉积态的粗大马氏体转变为回火马氏体,热影响区由细小针状马氏体转变为回火马氏体,碳化物弥散析出;500℃回火形成回火托氏体,碳化物大量析出,400℃和500℃回火时热影响区形成的碳化物较多;600℃和650℃回火形成回火索氏体,析出粒状渗碳体,600℃和650℃回火热影响区形成的粒状渗碳体较多;沉积区硬度下降速度比热影响区慢。在单道多层沉积的基础上,进行多道单层沉积。沉积层上存在着不同的组织,故在单道单层沉积热处理的基础上,进行回火热处理。结果表明,回火处理可有效改善单道多层沉积层的组织和性能。600℃回火为最佳的后处理工艺,不同区域的组织皆为回火索氏体组织,硬度接近。采用单道单层沉积得到的最优工艺进行单道多层和多道多层沉积,单道多层试样无明显缺陷,试样顶部、底部分别为柱状晶和等轴树枝晶,中间大部分区域形成粒状贝氏体组织,顶部硬度略高,中间硬度均匀,为265HV。材料致密度可达99.89%,弹性模量为211Gpa。材料综合性能良好,由于成型方向熔池边界的影响,扫描方向的性能优于成型方向,拉伸试样断裂方式为韧性断裂。多道多层沉积试样内部存在未熔合缺陷,由于激光循环热处理作用,材料的组织不均匀,硬度出现较大波动。材料断裂方式为韧性断裂,断口上有大量韧窝,强度略高于单道多层沉积试样,但由于未熔合缺陷的存在、材料组织的不均匀性,材料的塑性远低于单道多层试样,且在断口上出现裂纹。