Ti-6Al-4V是最为常用的一种钛合金,因具有密度低、生物相容性好、综合力学性能优异、耐蚀性好等优点而被广泛应用于航空航天、生物医疗及其它工业领域。通常,钛合金采用真空感应熔炼和热机械加工的制备技术路线,存在成本高、材料利用率低、制造周期长等问题。近年来,为了克服传统制备方法的固有缺陷,并满足产品个性化和量身定制的需求,增材制造技术成为重要的制备手段。增材制造技术基于三维设计和逐层打印的加法原理制造成形件,突破了传统减材制造技术的桎梏。选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）技术是增材制造技术家族的重要一员,其成形工艺原理涉及材料、机械、传热、粉体和激光成形等多个学科。基于有限元-相场法,本论文研究了Ti-6Al-4V合金在SLM成形过程中的温度场分布、熔池凝固过程中的孔隙演化和微观组织演化动态过程。针对高能激光束的空间分布特征,建立了移动高斯热源模型作为温度场的热输入,采用表观热容法处理SLM加工过程中的相变潜热。基于热平衡原理,应用加权余量法和高斯定理推导了SLM固体传热方程,并作离散化处理。基于计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）,构建了SLM温度场和孔隙演化的流场模型。建立了微观组织的相场模型,为熔池快速凝固过程中的微观组织演化奠定基础。构建了Ti-6Al-4V合金SLM温度场的有限元模型,对比了三种不同网格剖分策略下的数值模拟精度,发现采用粉体层细化网格剖分策略的数值模拟精度较其它两种策略更高。应用此方法剖分SLM温度场几何模型,深入研究了温度场的基本特性以及工艺参数对温度场分布和熔池尺寸的影响规律。研究发现:在相同激光功率（100 W）下,随着扫描速率由500 mm/s增大至1200 mm/s时,粉体层升温速率逐渐升高,而熔池深度由45μm缩小至18μm,熔池半宽由65μm缩小至39μm,与实验结果一致性较好。计算结果同时表明,SLM瞬态熔池沿z轴方向的温度梯度与激光功率成正比,与扫描速率成反比。耦合SLM流场控制方程与气-液两相界面动力学相场方程,建立了Ti-6Al-4V合金SLM熔池凝固过程中的孔隙演化模型。应用该模型,研究了工艺参数对孔隙率的影响,发现孔隙率对工艺参数的变化十分敏感,但与激光功率和扫描速率不存在特定的线性关系。在此基础上,分析了能量密度与孔隙率的定量关系,发现Ti-6Al-4V合金完全致密化的临界能量密度范围是45 J/mm~3～75 J/mm~3,与实验结果吻合较好。建立了Ti-6Al-4V合金SLM瞬态熔池沿xoz平面和沿yoz平面的二维模型,考虑了扫描速率对微观组织演化的影响,对xoz平面微观组织演化的相场模型进行了修正。研究发现:当激光功率为50 W和扫描速率为500 mm/s时,在yoz平面的微观组织演化中,柱状晶组织细密排列,几乎没有二次枝晶,一次枝晶臂间距约为1μm;在xoz平面的微观组织演化中,由于温度梯度较低,熔池冷却速率相对较低,出现一次枝晶粗大和二次枝晶的长大、粗化等现象,一次枝晶臂间距约为2.5μm。