增材制造所提供的制造自由度和奥氏体不锈钢所拥有的良好抗腐蚀性和优异高低温力学性能,使得增材制造3系奥氏体不锈钢成为石油、冶金、化工、汽车和核电等领域创新功能产品制造的有效手段。当前,增材制造3系奥氏体不锈钢的研究主要集中两方面,一是不同增材工艺对制造部件的组织性能分析,另一个是激光选区熔化高强韧316L不锈钢。众所周知,虽然3系奥氏体不锈钢在常温下应为全奥氏体组织,成分差异和不同冷速可能造成凝固模式转变,进而凝固组织可能存有残余铁素体,忽略成分差异对不同增材工艺的影响会导致无法准确预测凝固组织;另外,虽然激光选区熔化由于其极高的冷却速率可制造高强韧316L不锈钢,其他工艺如激光直接能量沉积能否突破强韧极限仍不明确。针对上述两个挑战,本文开展了如下研究。研究了6种不同成分316L不锈钢和1种304L不锈钢在相同激光直接能量沉积工艺下凝固模式的差异。采用Delong1973的（Cr）eq/（Ni）eq当量比对成分影响凝固模式的规律进行了预测归类,发现当（Cr）eq/（Ni）eq＆lt;1.3时为奥氏体初形核（A）凝固模式,当（Cr）eq/（Ni）eq＆gt;1.5时为铁素体初形核-包晶反应奥氏体（FA）的凝固模式。分析了激光直接能量沉积316L不锈钢的跨尺度组织特征。凝固组织呈毫米尺度熔池、微米尺度晶粒和枝晶、亚微米尺度氧化沉淀,纳米尺度位错等特征。相比于A凝固模式,FA凝固模式下的组织晶粒尺度变小,位错密度增大,偏析减缓。在A凝固模式下由于硫磷等杂质影响工件易开裂。分析了激光直接能量沉积316L不锈钢的强化机制。发现A凝固模式的强化机制主要为位错强化和成分强化,在FA凝固模式下,位错强化加强,成分强化下降,但总强化增加。FA凝固模式的力学性能优于A凝固模式。本论文较为系统地研究了激光直接能量沉积3系奥氏体不锈钢同工艺条件下成分变化对凝固模式的影响规律,首次发现FA凝固模式较A模式能获得更优异的力学性能。本工作为分析成分对凝固模式的影响规律和采用激光直接能量沉积突破316L不锈钢的强韧制衡提供了新思路。有效性。