选择性激光熔化(Selective Laser Melting,简称SLM)由选择性激光烧结发展而来,具有选择性激光烧结材料范围广、利用率高、易成形复杂件、成形工艺简单等优点,因其利用激光直接熔化金属粉末成形零件,成形件性能优于选择性激光烧结成形零件,该技术广泛应用于医疗、制造业模具、航空航天等,逐步成为国内外研究热点。目前国内外通过数值模拟结合实验方法分析成形件表面粗糙度与致密度以得到激光参数优化区间的研究较少。因此,针对以上本文从激光熔化金属成形过程温度场三维有限元数值模拟获得基本工艺参数范围,而后通过工艺参数对表面粗糙度和致密度的影响得到优化的加工工艺参数并分析SLM加工工艺对力学性能的影响,研究内容具体如下:首先选取316L不锈钢粉末材料,设计近似高斯分布的激光热源并利用参数化语言控制激光热源移动,对粉末材料熔化成形单层薄片进行温度场模拟,着重分析不同工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度)对SLM成形的温度影响。发现随着激光功率的增大,作用在粉末层的节点的温度升高;随着扫描速度、扫描间距、铺粉厚度的提高,作用在粉末层的节点上的温度下降。为保证实验中不锈钢粉末能够成形,把SLM成形的激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度的范围控制在100~200 W,500~1500 mm/s,0.04~0.12 mm,0.03~0.06 mm之间。其次利用SLM150型号设备对316L不锈钢粉末进行实验,研究影响成形件表面质量的因素。设计单因素控制方案,研究了不同工艺参数对成形件表面粗糙度和致密度的影响,并综合各个工艺参数,引出激光能量密度对成形件表面质量的影响。按照不同激光能量密度下成形件的表面质量划分成了3个区域。激光能量密度37.88 J/mm~3~75.76 J/mm~3为部分熔化不稳定区;激光能量密度75.76 J/mm~3~151.52 J/mm~3为充分熔化稳定区,激光能量密度区域最佳;激光能量密度大于151.52 J/mm~3为过熔区,该区域激光能量密度较高,金属粉末成形过程飞溅严重,成形金属表面有过烧焦化的现象。最后分析SLM成形中激光能量密度、微观组织、力学性能之间的关系。发现成形件主要元素与原始粉末的元素相同,SLM成形件中δ铁素体完全消失,只有γ奥氏体存在。奥氏体组织随着激光能量密度变大而变大。得到激光能量密度119.05 J/mm~3下成形件内部致密,组织晶界不明显,基本无孔隙含有熔池典型的细胞结构特征。其断口韧窝较为明显,属延性断裂,硬度和拉伸性能最佳,表面线粗糙度Ra为5.4μm,面粗糙度Sa为8.94μm,致密度也达到99.66%,硬度达到330.05 HV,抗拉强度为693.13 MPa,屈服强度616.24MPa,延伸率为34.60%。