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选择性激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）是基于“离散+堆积”原理,利用高能激光束作为热源熔化金属粉末,通过逐层叠加的方式直接成形出空间构型复杂、性能优异的结构件。现阶段,对随形冷却结构、节温器盖等复杂构件的制备,轻质AlSi10Mg合金因其较好的铸造性能、优良的导热导电性能而被广泛研究。然而,铝具有高的自由电子密度,对激光入射能量的吸收率仅为9%,热导率高达237 W/（m·K）,在SLM成形过程中热积累少,导致熔化不完全、层间结合差等问题。同时,铝对氧的敏感性高,易产生球化、孔洞、氧化夹杂等冶金缺陷,恶化成形质量,限制工业应用。为解决因能量吸收不足而产生的球化、孔洞等问题,论文采用有限元技术模拟了单条熔道温度场分布,阐述了微熔池的形成机理及特征变化规律,优化了成形工艺参数,讨论了典型形状构件的成形性和设计原则;分析了SLM成形AlSi10Mg合金中缺陷的来源,采用不同的重熔扫描策略降低了孔洞、球化等缺陷,研究了缺陷降低的机理;讨论了SLM成形AlSi10Mg合金熔池的熔化凝固行为、组织特征及力学性能,取得以下主要成果。采用有限元数值模拟方法对SLM成形AlSi10Mg合金粉末单道熔融轨迹的温度场分布变化进行研究,分析和讨论了不同工艺参数对熔池特征的影响规律,包括熔池温度、尺寸和形状,结合实际打印成形结果,揭示了Marangoni对流现象恶化表面质量的原因,研究和优化了工艺参数,分析了工艺参数对致密度的影响程度,优化的工艺参数为激光功率200 W、扫描速度1100 mm/s,扫描间距70μm、层厚20μm,并发现表层添加重熔处理工艺可改善表面质量。分析并讨论了SLM工艺制备AlSi10Mg合金典型几何形状的成形能力,包括网格形薄壁件、管路通道结构、悬垂结构倾斜角的设计原则。薄壁件成形的尺寸不应低于0.2mm,管路通道结构的孔径成形范围为Φ3 mm10 mm,悬垂结构的倾斜角若低于45o,悬垂部分将出现塌陷和挂渣。探讨了SLM成形AlSi10Mg合金试样中缺陷的产生原因及工艺控制方法,分析了不同重熔扫描工艺降低孔洞、球化等缺陷的本质原因。在已凝固层上添加不同重熔扫描工艺,促进液态金属流动,补充孔洞,液相处于高温时间长有利于气泡上浮逸出,可降低试样中的孔隙率,层间润湿性增强,表面起伏程度降低,有效控制缺陷。从热力学和动力学角度研究熔池内部发生的熔化凝固行为,利用OM、SEM、XRD、EBSD、TEM及拉伸试验等手段对SLM成形AlSi10Mg合金的微观组织和性能进行表征和测试。结果表明,凝固优先从熔池边缘散热较快的位置开始,受温度梯度和生长速度影响,晶粒生长为不同的组织形态。熔池边界以胞状枝晶为主,熔池中心趋向等轴晶,α-Al基底上分布着网状的Al-Si共晶组织。快速加热冷却导致共晶Si向α-Al中的固溶度增加,发生晶格畸变。晶粒取向性各异,不存在特殊晶界。借助XRD、EBSD、纳米压痕、显微硬度计等手段对不同重熔扫描工艺叠加成形AlSi10Mg合金试样的微观组织和性能进行表征和测试。结果表明,受已凝固层热导率较快的特性影响,微观组织中晶粒呈现更加细化的等轴晶形态,晶粒内部出现较多小角度晶界分布。沿着成形堆积方向纵截面上晶粒生长与热流方向有关,改变重熔层扫描工艺导致织构强度产生差异。晶粒细化、Mg2Si相析出、畸变能增多导致显微硬度和杨氏模量升高,最大值分别为184.12 HV0.2和93.56GPa。本论文讨论了SLM工艺参数控制对熔池特征和凝固特性的影响规律,丰富了非平衡凝固理论,通过逐层添加重熔扫描工艺研究了叠加成形降低缺陷的机制,为解决SLM成形AlSi10Mg合金产生的孔洞、球化现象等问题和改善组织形态和性能提供新思路和新方法,为AlSi10Mg合金复杂构型件的工业应用奠定理论依据和技术基础。