激光烧结快速成形技术因其取材广泛性、工艺灵活性,可用于制备具有新颖结构的多孔金属。但目前多孔金属激光烧结制备研究尚处于起步阶段,对其中涉及的孔结构形成与控制等基础理论,以及激光快速定向凝固过程中,温度梯度和凝固速率对显微组织的影响等均有待深入探讨。本文采用数值模拟、理论分析和实验研究相结合的方法,通过对多孔金属气孔形成机理的实验研究,获得相关基础理论用于指导多孔金属的激光制备。研究了激光定向凝固条件下气孔的形核机理及长大方式,获得了气泡非自发形核的热力学及动力学条件。结果表明,气孔的长大主要有两种方式:金属熔体中气体的析出和凝固界面处气孔的生长;而只有在凝固界面处析出的气体才能与固相一起长大,并形成规则的藕状多孔结构。通过对烧结熔池内气孔长大方向及速度的实验研究,获得了激光工艺参数与气孔生长方向及速度的关系。研究表明,可通过改变工艺参数,来控制气孔的生长,进而实现对多孔结构的控制。建立了孔隙率和孔间距的理论计算模型,并将实验数据与理论计算结果进行了比较。结果发现,利用本文建立的孔隙率计算模型,预测结果与实验值吻合良好。对激光烧结多孔不锈钢试样进行了显微硬度值的测量,定量分析了激光功率、扫描速率对显微硬度值的影响。对烧结试样进行了压缩性能测试,通过分析压缩过程中的变形机理,建立了多孔不锈钢压缩应力-应变的数学关系式。对试样进行了拉伸性能测试,获得了适用于多孔不锈钢的孔隙率与抗拉强度的应用公式,为优化激光工艺参数提供了有利依据。