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选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)3D打印材料类型主要为金属材料,通过工艺参数调控可提高SLM金属成型件的力学性能,而另一种重要的强化技术路径则是通过引入陶瓷强化相进行物相结构调控,也即是SLM制造金属基复合材料结构。本文在金属材料中引入了纳米陶瓷颗粒,利用SLM工艺成功制备了V8C7/316L不锈钢和TiN/FeCoCrNiMn高熵合金(High-Entropy Alloys,HEA)两种金属基复合材料零件。对不同SLM工艺参数下的成型件进行了微观结构表征,测试了成型件的力学性能,重点揭示了物相和微观结构演变机理以及力学性能强化机制。本文主要从以下几个方面开展工作:(1)工艺方面:采用球磨法制备了V8C7/316L不锈钢以及TiN/FeCoCrNiMn高熵合金混合粉末,陶瓷颗粒在金属粉末中能够均匀分散。通过改变激光功率、扫描速度及扫描间距,研究了不同SLM工艺参数对3D打印样件的致密度及组织结构的影响,获得了优化的工艺窗口。研究表明,在一定范围内提高激光能量密度可提高样件致密度。(2)微观组织及演变机理方面:借助XRD、FE-SEM、EDS、EBSD等分析手段,研究了V8C7/316L不锈钢及TiN/FeCoCrNiMn高熵合金的微观组织(元素分布、物相、晶粒度、晶粒取向特征等)演变规律。分析表明,V8C7颗粒在SLM激光快速熔化过程中发生分解,并在随后的快速凝固过程中在316L基体中析出,呈现出多种不同的VCx亚稳相,且主要沿316L基体晶界及其亚结构界面分布;在SLM成型过程中,TiN颗粒亦可实现在高熵合金基体组织中较为均匀的弥散分布。纳米级或亚微米级陶瓷颗粒的引入,有助于金属基体晶粒在激光快速熔化-凝固过程中形成超细化的近等轴晶。(3)力学性能及强化机理方面:分别对V8C7/316L及TiN/FeCoCrNiMn高熵合金样件进行机械拉伸测试,通过与SLM制备的原始合金(未添加陶瓷颗粒)力学性能进行对比,表明引入陶瓷颗粒对SLM金属基体具有明显的强化效果。结合V8C7/316L及TiN/FeCoCrNiMn高熵合金的微观组织演变机制,以及陶瓷增强颗粒在金属基体中的分布规律,阐明了SLM成型金属基复合材料的强化机理。本文的研究成果可为SLM成型金属基陶瓷复合材料结构件的材料设计、工艺调控及性能强化提供理论支撑。