激光增材制造技术是一种利用高能量的激光束将特定粉末熔化并逐层堆积在基体表面的技术,在材料的表面改性和构件成形等领域应用广泛,具有成形精度高、自动化程度高等优点。但是由于其成形过程中温度的变化极不均匀,易导致基板的变形,从而影响成形件的质量。321不锈钢是一种常见的奥氏体不锈钢,具备易于加工成形、良好的焊接性等优点。本文基于激光增材制造技术对321不锈钢的成形工艺及增材制造过程中的变形问题进行研究。研究了激光功率、扫描速度和送粉速率等对激光增材制造321不锈钢宏观成形的影响,并对熔覆层的显微组织和显微硬度进行分析。研究结果表明:对于单道熔覆层,熔覆层的高度和宽度随着激光功率的增加呈现上升的趋势,随着扫描速度的增加呈现下降的趋势,随着送粉速率的增加而增加,但增加趋势逐渐变小。在以下工艺条件下:激光功率2200W,扫描速度7mm/s,送粉速率13.2g/min,搭接率30%,单层熔覆层表面平整,无宏观缺陷。多道多层熔覆层的组织主要由胞状晶和树枝晶组成;无层间停留时,多道多层熔覆层的道间重熔区宽度约为280μm,层间重熔区宽度约为320μm;熔覆层显微硬度约为410HV;熔覆层的搭接区组织发生粗化,并且伴随硬度值下降的现象。采用数值模拟与实验相结合的方法研究了激光增材制造321不锈钢过程中的温度场和变形。研究结果表明:在顺序激光增材制造321不锈钢的过程中,由于前一道熔覆对于后一道的预热以及连续熔覆时散热的不充分,造成温度的累加,温度峰值不断增大;基板呈现四周翘起的变形形式,翘曲变形量超过4mm。在数值模拟的基础上,通过设置不同的扫描路径、道间起始温度以及施加夹具约束等工艺来控制基板变形。研究结果表明:当采用从中间向两边的扫描路径进行熔覆时,温度场相对比较均匀,实验所得基板的翘曲变形量为3.12mm,相对顺序的扫描路径变形量减小了23.5%。降低道间起始温度可以改善热累积现象,当道间起始温度为200℃时,变形量降低了34.8%,继续降低道间起始温度,变形量变化不明显。施加约束可以减小基板的变形,随着夹持距离的减小,基板的变形量逐渐减小;随着约束宽度的增加,基板的变形量逐渐减小,当夹持距离为25mm,约束宽度为30mm时,实验所得基板的翘曲变形量为1.16mm,减小了71.6%。