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随着材料使用环境复杂性的提高，提高材料的使用温度已经成为材料研发的一个重要领域。由于蠕变断裂和高温下的热疲劳断裂，几乎都与垂直主应力的横向晶界有关，所以通过定向凝固获得的柱状晶或单晶显著减少甚至消除有害的横向晶界，对提高合金高温力学性能具有非常重大的意义。而常规的定向凝固方法由于熔池温度梯度低，就极大限制了定向凝固的速度，激光立体成形技术以高能量密度激光束为热源，极大的提高了温度梯度，使定向凝固速度得到了显著提高。此外激光立体成形技术由于是逐层加工，可以实现复杂单晶或定向凝固柱状晶零件的快速修补和制造。 为有效控制成形件的宏观质量，研究了成形过程中工艺参数对单层堆积高度和单道熔覆宽度的影响以控制成形精度，分析了成形件各种缺陷(孔洞、裂纹、侧表面瘤状突起)的成因以及改善方法。 研究发现316L成形件显微组织为极端非平衡凝固条件下产生的单相奥氏体相，晶粒细小，且大部分为外延生长的定向枝晶，在熔覆层间和成形顶部可能由于温度梯度和凝固速度改变发生CET转变或由于熔池界面形状的改变发生定向枝晶生长方向的转变，进而成形转向枝晶区。 为制备定向凝固镍基奥氏体相高温合金零件做准备，以激光立体成形组织同为奥氏体的316L不锈钢为成形材料，分析了激光立体成形多层熔覆过程中层间转向枝晶区产生的原因，并通过研究工艺参数分别对转向枝晶区高度和重熔深度的影响，综合得出重熔区覆盖转向枝晶区、保持组织外延强制生长的参数窗口。 为有效控制成形件的力学性能和化学性能，分析了工艺参数对枝晶间距及显微硬度的影响，讨论了有效改善成形表面氧化的方法，还发现该材料立体成形组织由于凝固速度很快的成分偏析远小于铸态，这对提高材料防腐蚀性能很有意义。