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激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）技术能够制造复杂精密的金属零部件，其加工精度高、后续几乎不需要机械加工，能够实现结构功能一体化、轻量化，在航空航天、生物医疗制造等领域有广泛的应用需求。目前，SLM技术所应用的材料已涵盖钛合金、镍基高温合金、铁基合金和钴铬合金等材料体系。铝合金，作为一种在工业领域有着广泛应用的轻质材料，其 SLM 成形技术的发展相对滞后。迄今为止，铝合金SLM研究集中在具有良好焊接性及铸造性的Al-Si合金，对于应用更加广泛的高强铝合金研究很少。高强铝合金的合金化程度高、结晶范围宽，其SLM 加工性能将会显著区别于 Al-Si 合金，难度也更大。本论文率先在国内外开展Al-Cu-Mg 高强铝合金的 SLM 成形技术基础研究，研究的主要内容和得到的主要研究成果如下： （1）针对单道和块体，系统研究了工艺参数对Al-Cu-Mg合金的SLM成形行为的影响，分析了 SLM 成形 Al-Cu-Mg 合金的缺陷形成机制及影响规律，得到了Al-Cu-Mg铝合金的致密无裂纹SLM成形工艺参数，在国内率先采用SLM技术制备了致密无裂纹的 Al-Cu-Mg 合金三维实体。研究结果表明：在本实验条件下，SLM成形 Al-Cu-Mg 合金的致密度随能量密度的增加而增加，当能量密度大于阈值 430 J/mm3时，致密度大于99.8%。SLM成形Al-Cu-Mg合金的缺陷主要为孔洞和裂纹，其中孔洞为熔合不良孔洞，其形成机制是因为熔道的熔深不足以弥补凹凸不平的表面所致。裂纹主要有孔洞引起的裂纹和凝固裂纹两种，裂纹倾向性随着扫描速度的增大而增大。 （2）对SLM成形Al-Cu-Mg合金的显微组织进行了表征。发现其XOZ面的显微组织由外延生长的柱状晶组成，柱状晶的宽度约为10um，长度约40~67um。由于采用90°相位角的扫描策略，相邻层间的柱状晶的生长方向呈一定角度交错生长，层与层之间有少量的等轴晶存在。XOY面的显微组织主要由不均匀分布的细小树枝状和胞状α-Al亚晶以及晶间连续分布的富Cu共晶相组成，枝晶臂间距约为1um。在SLM技术独特的热循环微热处理作用下，在晶粒内部通过TEM观察到纳米尺度的AlCuMg和Al2CuMg析出相的存在。 （3）在国内外最先得到了SLM成形Al-Cu-Mg合金的力学性能：极限抗拉强度389±20 MPa，屈服强度253±9.8 MPa，断后伸长率6±1.6%。此拉伸性能远远大于铸造退火态的2024，略低于T6热处理的2024锻件。基于显微组织特征的理论计算出细晶强化、沉淀强化、固溶强化等主要强化方式对SLM成形Al-Cu-Mg合金屈服强度的贡献分别为30.1%、26.8%和38.9%，以固溶强化的贡献最大。 （4）研究了热处理对SLM成形Al-Cu-Mg合金的力学性能和微观组织的影响，得到了优化的热处理制度（固溶温度540℃，保温时间1 h（立即水淬））和良好的综合力学性能（极限抗拉强度532±8.5 MPa，屈服强度338±10 MPa，断后伸长率13.6 ±1.5%），并对固溶处理后的试样进行了170℃、190℃和210℃温度下人工时效处理，发现时效处理均能大幅提升SLM成形Al-Cu-Mg合金的屈服强度，但是会显著降低极限抗拉强度和塑性。热处理过程中，SLM成形Al-Cu-Mg合金发生了再结晶行为，晶粒均出现不同程度的粗化。540℃固溶1 h水淬后自然时效的试样，在长时间的自然时效过程中并没有任何的析出行为。而190℃峰值人工时效的试样中有大量高密度呈90°规则排列的纳米针状Al2CuMg相和一些尺寸不到100 nm的不规则Al6Mn和AlCuMg相。在纳米Al2CuMg相的析出强化作用下，合金的屈服强度大幅提升，但是由于粗大Al6Mn和AlCuMg相容易诱发微孔，导致其塑性较差。 （5）首次开展了微合金化对SLM成形Al-Cu-Mg合金成形行为、组织和性能的研究工作。结果表明：微量元素Zr的添加，显著抑制了SLM成形Al-Cu-Mg合金过程中的热裂倾向。在5 m/min~20 m/min扫描速度范围内，都没有发现裂纹，优化的扫描速度由5 m/min提高到15 m/min，大幅提高了SLM的成形效率。与SLM成形Al-Cu-Mg 合金粗大的外延生长柱状晶相比，微量元素 Zr 改性后的组织为平均晶粒尺寸0.77μm的超细等轴晶。由于Al3Zr相在晶界的钉扎作用，显微组织呈现为“双尺度晶粒组织”。SLM成形Zr/Al-Cu-Mg合金的极限抗拉强度451±3.6 MPa，屈服强度446±4.3 MPa，屈强比接近1。相比SLM成形Al-Cu-Mg合金，Zr元素添加带来的细晶强化和析出强化作用，使得SLM成形Zr/Al-Cu-Mg合金的极限抗拉强度提升12%，而屈服强度提升76%。由于试样中纳米晶和超细晶以及10μm圆形微孔缺陷的存在，其断后伸长率只有2.67±1.1%。