激光冲击锻打技术涵盖面广泛,涉及的学科数目众多,相较激光冲击强化技术,在改变材料残余应力、微观组织以及材料内部原有缺陷等方面,激光冲击锻打技术在减少熔覆件中的缺陷,比如缩孔、裂纹,改善成型件整体性能方面有着更好的效果,也能很好的改变成型件残余应力的大小和分布。316L不锈钢拥有良好的韧性、塑性,被广泛的应用于各行各业,其在服役过程中,通常会发生断裂、磨损以及疲劳破坏等行为,因此急需研究其内部各项性能以及微观组织。本文将以316L不锈钢作为实验材料,借助ABAQUS有限元仿真平台和激光冲击锻打复合增材制造实验,探究激光冲击锻打参数对316L不锈钢残余应力的作用效果,以及通过激光冲击锻打复合增材制造实验研究激光冲击锻打316L不锈钢熔覆成型件的内部各项性能和微观组织。本论文主要研究工作和内容如下:1.介绍了借助ABAQUS有限元分析模拟仿真平台进行激光冲击锻打的基本过程以及激光冲击锻打有限元分析模型的创建和参数的设置,通过改变激光冲击锻打参数中的冲击次数和峰值压力的大小,观察材料残余应力的变化情况。研究了在多点搭接模型下,搭接率对残余应力的作用效果以及峰值压力和冲击次数对残余应力的作用效果。模拟仿真结果表明:随着峰值压力和冲击次数不断变大,材料内的残余压应力也越大,并且在50%搭接率时,深度越大,残余压应力会增大后减小,在30%搭接率时,距离材料表面中心光斑圆心越远,残余压应力越小。2.设计了激光冲击锻打实验方案,并进行了冲击锻打316L不锈钢实验,实验采用XL-640型X射线应力测定仪测量了锻打成型件的残余应力大小;采用HVS-1000Z型显微硬度计测量了成型件的硬度,并通过金相研磨机打磨出了金相制样;使用20BD型的金相显微镜分析了样品的微观组织。实验结果表明:激光熔化沉积试样和激光冲击锻打试样的残余应力分别为拉应力和压应力,并且激光能量越强,残余压应力越大,激光冲击锻打工艺有效的提高了材料残余压应力,熔覆层深度方向残余应力分布趋势与仿真结果一致。激光能量和重复频率越大,材料表面硬度也越来越大,深度越深,激光熔化沉积试样和激光冲击锻打试样的硬度值先变大后变小,且激光冲击锻打能很好的增加成型件的有效硬化层深度。激光冲击锻打试样较激光熔化沉积试样的内部缺陷少很多,激光冲击锻打工艺可以很大程度降低激光熔化沉积件内部存在的气孔、裂纹等缺陷。激光熔化沉积试样的晶粒尺寸范围为10～40μm,激光冲击锻打试样的晶粒尺寸范围为5～20μm,说明激光冲击锻打工艺能够有效的细化组织晶粒大小,其中存在较多尺寸较小的柱状晶,都是由较多的针状晶和部分柱状晶分割而成。3.实验采用BRUKER UMT-Tribo Lab型摩擦磨损测试仪对激光熔化沉积试样和激光冲击锻打试样进行了摩擦磨损实验,实时测得摩擦系数,并通过白光干涉仪器观测试样得到了磨痕宽度和深度,并分别通过公式得到了磨损量和磨损率。实验结果表明:摩擦磨损试样的摩擦系数存在小范围的波动,随着激光能量和重复频率的增大,明显降低了316L不锈钢的摩擦系数、磨痕宽度和深度、磨损量以及磨损率。说明激光冲击锻打工艺可以明显增强激光熔化沉积试样件的抗磨损性能,并且激光冲击锻打3D零件可以应用于重要功能运动零件领域。