钨合金是以钨为硬质相,以铜、镍、铁等过渡族金属为粘结相的一种复合材料。由于钨具有强度和硬度高、热膨胀系数低以及耐腐蚀性、辐射屏蔽性好等一系列优异性能,钨合金被广泛应用于航空航天、电子、核工业和国防工业等领域。但钨的高硬度、高熔点和室温脆性使钨合金难以通过传统机械加工工艺成形,目前主要通过烧结工艺来制备。然而,该工艺存在生产时间长、成本较高、无法成形复杂形状零件等不足,限制了钨合金的应用。激光直接沉积作为一种增材制造技术,具有成形时间短、成本低、无需模具、可以成形复杂形状零件等优势,有望在未来能替代部分传统烧结工艺,成为制备钨合金零件的新技术。本文通过激光直接沉积技术制备W-Cu和W-Ni高比重钨合金,研究了不同激光工艺参数下的显微组织与性能,获得最优工艺参数。通过高速摄影与数值模拟相结合的方法分析激光直接沉积过程中粉末颗粒在激光辐照作用下的温升、熔池温度和速度场变化、下降颗粒与熔池表面的作用过程等,探明激光与粉末颗粒的作用机制和组织形成演化规律,为高性能钨合金部件的制备提供理论指导。主要研究工作和结果如下:（1）通过研究激光沉积工艺参数对制备的60W40Cu合金薄壁件的显微组织结构、致密度和拉伸性能的影响规律,获得最优工艺参数。在此基础上,通过增加W含量以及添加活化元素Ni减少组织缺陷。结果表明60W40Cu合金沉积层内W颗粒分布不均,较多W颗粒聚集在沉积层的外表面。在2 mm/s扫描速度下,在薄壁件的层间结合区易形成许多W颗粒聚集造成的残留孔隙,导致其致密度较3 mm/s时低,同时也降低了抗拉强度。增加W含量或者添加活化元素Ni均能促进W颗粒的均匀分布,同时提高组织致密度,但Ni元素的促进作用更加显著,而且也能明显提高抗拉强度。（2）以高速摄影测量的W-Cu粉末束几何轮廓和粉末颗粒飞行速度为基础,再结合喷嘴结构建立了激光与粉末束相互作用的数值模型。计算结果显示由于W与Cu对激光的吸收率差异大,导致两者之间存在巨大的温度差异。当激光功率从100 W提高至900 W时,处于基板表面光斑中心的Cu颗粒温度仅从317 K升至535 K,温度上升幅度较小且远低于其熔点温度。相比之下,W颗粒温度可以从654 K升至3538 K,温度上升幅度较大。（3）基于高速摄影观察的W-Cu熔池形貌变化过程,建立两相流（W-Cu沉积层与空气）-流体动力学模型。模拟结果显示当基板表面温度在激光辐照作用下升高至其熔点时,W和Cu粉末颗粒开始在基板表面沉积。但由于W-Cu复合相对激光的吸收率较基板低,且热扩散系数较基板增大,导致温度有所下降。随后在激光的持续辐照作用下,沉积层温度又逐渐升高至Cu熔点以上并形成熔池。最后当激光辐照作用结束时,熔化的Cu以约10~4 K/s的冷却速度迅速冷却凝固。（4）对激光直接沉积中涉及的更微观层面的颗粒瞬态运动过程建立三相流（W、Cu和空气）-流体动力学模型。模拟结果显示由于W与Cu间的表面张力σCu-W与W颗粒下降的惯性力相平衡,从而阻止了下降的W颗粒完全没入熔池内部,最终使W颗粒漂浮在熔池表面。当Cu颗粒掉落在位于熔池表面的W颗粒上时,通过吸收来自W颗粒的热量并受到激光辐照作用而升温熔化,最后流入熔池。随着时间的积累,漂浮在熔池表面的W颗粒会逐渐增多,从而解释了60W40Cu沉积层组织中W颗粒在沉积层外表面聚集的原因。（5）通过研究激光工艺参数对85W15Ni高比重钨合金薄壁件的显微组织与性能的影响规律,得到最优工艺参数。结果表明激光体积能量密度的增加有利于提高试样的致密度,减少残留孔隙。当激光体积能量密度达到380 J/mm~3以上时致密化曲线趋于平稳,致密度基本稳定在95%～97%范围内。激光体积能量密度为395 J/mm~3时,试样的抗拉强度和延伸率达到最高。激光能量密度过高会促使W颗粒或者W枝晶的相互粘结,形成了更多脆弱结合的W-W界面,降低抗拉强度及延伸率。通过以上研究,探明了钨合金的激光直接沉积过程,揭示了激光与粉末束的作用机理,使组织与性能得到优化,为未来激光直接沉积技术在钨合金制备方面的应用奠定基础。