选区激光熔化技术作为一种新兴的制造工艺,逐渐受国内外学者重视,将此工艺应用到高氮不锈钢制造领域,可以提高材料的质量和性能,而对激光照射到粉体材料过程中熔池的传热与流动规律的探讨,可以为选区激光熔化制造高氮不锈钢提供理论依据,因此采取了多种不同参数的激光热源照射不锈钢粉体,研究了粉体熔化与凝固过程中的传热机理和熔池流动状态的影响因素。传热模拟计算表明,热源参数的不同对熔池熔化与成型效果有很大的影响,高功率与小直径的激光形成的温度场和熔池形貌呈窄而深的特点,而低功率大直径的激光形成的温度场及熔池形貌相对宽而浅。而在凝固阶段,高功率热源下的熔池完全凝固所需时间较长,小直径的激光相对大直径激光形成的熔池散热更快,凝固时间更短。熔池流场模拟计算表明,激光下的熔池内流体呈Marangoni环流流动,提高功率与缩小光斑直径,可以有效地降低流体的运动中心,使环流到达熔池深处能更好地均匀化熔池成分,并且可加速熔体流动,使其达到更佳的混匀状态,但功率过高则会造成熔体流动过于剧烈,容易在工业生产中造成液体飞溅和材料孔隙的生成,降低成型件质量。随着加热时间延长熔体运动速度逐渐提高并逐渐达到稳定,高功率热源下的熔池由于加热后期熔池中心与边界温度梯度减小,速度升高幅度相对于低功率热源下的熔池明显较低。结果表明,在选区激光熔化过程中增大激光功率可促进熔池的熔化,减小热源光斑直径可提升熔池的深度并在热源消失后加速熔体的凝固,但功率过大易导致熔池流场紊乱,因此选用200 W功率、20μm光斑直径的激光作为热源,能在选区熔化过程中提高生产效率,又可以保证成型件的质量。图61幅;表6个;参64篇。