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激光选区熔化技术(SLM)能够直接成形出具有高精度、高性能的功能结构材料,广泛应用于复杂异形结构件的生产当中。但是由于目前市场上细微粉末原料的价格昂贵,打印过程中的复杂热历史和工艺缺陷等因素造成沉积态316L结构件的打印成本高、试样存在不同程度的组织缺陷及力学性能不稳定等问题。为了探究不同初始粉末粒径和制备工艺参数对试样的致密度、显微组织和拉伸力学性能的影响规律,深入研究激光选区熔化技术形成的独特微米尺度亚晶组织形成机理及后续热处理对亚晶组织和力学性能的影响,本文以316L不锈钢粉末为原料,对激光选区熔化技术在不同参数下制备的沉积态试样展开研究。将两种粒径尺寸的粉末以不同比例混合作为粉末原料,研究混合粉相组成的变化,以及制备试样表面形貌,显微组织结构和力学性能的变化。结果表明混合后粉末的相组成不变,均为单相奥氏体。随着大粒径粉末含量增大,顶部扫描轨道形貌由平整变得弯曲,侧面微熔池尺寸减小,亚晶结构特征逐渐减弱,出现颗粒未熔现象,未熔颗粒内部存在成分偏析现象并引入了O元素。当混入20%大粒径粉末后,能够通过SLM技术制备出拉伸强度662 MPa,延伸率为47%的沉积态试样。研究不同制备工艺参数对沉积态试样致密度的影响规律,发现扫描速度是主要影响因素,其次为扫描间距,最后为扫描层厚。在稳定成形范围内,沉积态试样致密度随体能量密度的增大呈先增后减趋势。综合考虑沉积态试样性能和沉积效率,确定出最优的成形工艺参数为:扫描速度600 mm/s,扫描间距80μm,扫描层厚25μm。对比分析不同工艺参数下沉积态试样致密度、显微组织及对应的力学性能。显微组织观察发现,由熔体Marangoni对流引起的条状、伸长胞和六角胞蜂窝状微米尺度亚晶组织形貌存在于沉积态试样顶部熔化道组织及侧面“波浪状”微熔池内部。部分晶粒沿<001>取向生长,多数晶粒沿<101>及<111>取向之间生长。局部温度梯度和表面张力梯度的波动会引起亚晶组织相互转变,胞状组织内部存在纳米尺度球形富硅氧化物颗粒。经800℃+5 h+随炉冷却退火处理后,抗拉强度从673 MPa降为615 MPa,延伸率几乎没有变化。退火态试样冲击功为77.68 J,低于沉积态试样。微米尺度亚晶组织是提高沉积态试样力学性能的重要因素,但是沉积态试样热处理后晶粒内部亚晶组织消失,出现“网格状”晶粒组织和柱状晶,导致力学性能降低。