随着我国核电占比的增大,保障核电的安全运行对我国核电行业的进一步发展至关重要。核电应急柴油机组是保障核电安全运行的关键机组之一,其重要组成部件核电应急柴油机轴传统加工方法为锻造、铸造,制造周期长、依赖国外进口,寻求一种更加高效精密的制造方法迫在眉睫。激光沉积技术作为一种新兴制造技术,凭借高精度、高效率、高材料利用率广泛应用于核电、航空航天等领域。激光沉积过程反复的热输入会在沉积层中产生较大的热应力,进而引起基体变形,如何控制激光沉积过程中较大的变形是目前面临的一大挑战。本文以12CrNi2合金钢为实验材料,利用激光位移传感器研究激光沉积过程中基体的变形规律,优化工艺参数以获得变形量小、高致密度的试件,并分析了沉积试样的微观组织、致密度和力学性能。通过旋转弯曲疲劳实验、疲劳裂纹扩展实验评估沉积态试样的疲劳性能,以确保满足核电应急柴油机凸轮轴的运行工况。主要研究内容及结果如下:(1)设计并搭建了基体变形测量系统,研究了工艺参数对基体变形量的影响。以获得变形量小、高致密度试样为目标,优化工艺参数。扫描速度、送粉速度、扫描方式对基体变形量影响较大,激光功率对基体变形量影响较小。优化后的工艺参数为激光功率2700W、扫描速度280mm/s、送粉速度13.0g/min、搭接率40%。(2)研究了不同扫描方式对激光沉积试样的微观组织和力学性能的影响。单向扫描和交叉扫描试样组织均主要为贝氏体。单向扫描抗拉强度和延伸率分别为1011MPa、9.64%,交叉扫描抗拉强度和延伸率分别为1038MPa、7.42%。单向扫描和交叉扫描试样平均致密度分别为99.0%、98.5%。(3)探究了扫描方式对激光沉积试样疲劳强度的影响。单向扫描和交叉扫描试样旋转弯曲疲劳强度别为320MPa、200MPa,交叉扫描试样更高的孔隙率使得裂纹更容易萌生和扩展,使其疲劳强度显著降低。疲劳裂纹一般萌生于试样近表面、内部缺陷处,再向周围辐射扩展直至断裂。(4)研究不同扫描方式、缺口取向对激光沉积试样裂纹扩展速率的影响。结果表明,扫描方式相同时,垂直取向试样裂纹扩展速率大于水平取向试样。试样取向相同时,交叉扫描试样内部枝晶取向的复杂性使其在低应力强度因子(△K)区域具有更低的裂纹扩展速率,而更多的内部缺陷使其在高应力强度因子(△K)区域裂纹扩展速率更高。