激光熔化沉积技术通过快速加热、熔化、凝固、冷却的工艺,可以逐层的制造零部件。目前普遍使用的热源是连续激光,由于过高的能量输入容易造成热损伤,并且使得工件残余应力和基体热变形过大,导致累积误差增大。脉冲激光周期性能量输入会降低热输入量,减小热损伤,然而较低的激光能量只能生成较薄的沉积层,限制了脉冲激光的应用。尽管关于脉冲激光的应用已经有了很多尝试,但对不同参数脉冲激光加工过程特征的分析不充分,缺少对热变形影响的研究。因此,提取脉冲激光熔化沉积的过程特征,并研究其对于工件的组织性能及热变形的影响有重要的意义。本文具体内容如下:1过程特征提取与分析:融合多个传感器设备搭建了过程监测平台,对温度信息和熔池形貌进行了实时监测,此外建立了熔池流场仿真模型,对熔池瞬态变化进行了模拟。通过对比两种模式激光加工过程的差异,分析了脉冲激光对过程特征影响的机理。基于python语言开发了温度梯度、冷却速率、凝固速度等温度特征的提取算法,研究了不同脉冲参数对温度特征的影响规律。并使用图像处理技术对熔池轮廓过程进行了提取,揭示了熔池面积变化过程,同时结合模型仿真结果分析了脉冲激光与连续激光加工时熔池瞬态变化过程。2结合过程特征分析了脉冲激光对工件性能的影响机理。验证了脉冲激光较低的能量输入对沉积层形貌的影响,并对影响机理进行了分析,同时通过提高脉冲激光的热输入量对沉积层均匀性进行了改善。研究了脉冲激光对稀释率的影响规律,发现脉冲激光需要先熔化上一周期形成的沉积层,对基体的渗透有限,结合带主要存在沉积层内部,尽管稀释率较低,但不会对结合强度造成太大影响。基于加工过程特征的差异,研究了脉冲参数对工件金相组织和显微硬度的影响规律,并分析了大量等轴晶形成的原因。3脉冲激光对工件残余应力和基体热变形抑制效果的研究。解释了沉积层残余应力产生的机理,并研究了不同参数脉冲激光对残余应力的影响,以及脉冲激光减小横向残余应力与纵向残余应力差异的原因。基于加工过程的传热特征分析了基体热变形经历三个阶段的原因,并验证了脉冲激光对热变形的抑制效果,分析了不同脉冲参数激光对基体变形量影响的机理。最后,为了改善脉冲激光加工沉积高度较差,沉积层不均匀等问题,采用相同热输入量的脉冲激光进行了实验,此时基体变形量比连续激光模式小,同时沉积质量较好。