生物医用钴基合金具有优秀的耐蚀性、耐磨性及良好的力学性能被认为是重要医用植入材料。传统的制造技术由于加工周期长、个性化定制成本高以及难以制备复杂几何结构的特性制约医用植入材料的进一步发展和应用。激光沉积成型技术（Laser Melting Deposition,LMD）作为“增材制造技术”的一种,具有柔性化、智能化、网络化等特点,并综合了原型制造、快速制造和计算机智能控制等技术,能够弥补传统制造技术的不足,从而为其在航空航天、生物医疗、石油化工等领域的应用奠定基础,同时也为医用植入材料的制备提供了新方法、新思路。钴基合金的激光熔化沉积成型技术实质上是一个耦合了多个复杂物理、化学变化的动态的快速熔化和凝固的过程,而且其控制参数众多,要求其制备出尺寸精度高、残余应力小、无缺陷及优良力学性能的金属成型件。在激光沉积成型过程中,零件会经历长期的循环加热和冷却,导致最终的热处理和组织发生变化,进而影响其机械性能。目前,激光熔化沉积成型件的组织控制与缺陷控制仍旧是研究的难点与瓶颈,并且要求提高激光熔化沉积成型件组织和性能的稳定性与再现性;激光熔化沉积成型过程的温度场、流体场及其熔池的演化规律对成型件的最终的组织和性能有着决定性的影响,然而这些瞬态过程完整、准确地检测十分困难。因此采用数值模拟的方式研究激光熔化沉积成型过程中的多场耦合,熔池温度和流场分布及其演化规律对进一步理解激光直接沉积件的组织性能调控奠定了一定的理论基础,为实时监测与反馈控制提供预测指导,为该技术更广泛的应用发展提供支持。本文采用有限元分析的方法,针对激光沉积成型钴基合金过程中的三维瞬态多物理场耦合下的温度场和流场进行研究,获得零件成形过程中的三维温度场、温度梯度场及其流体场。分析计算熔池尺寸形貌及其演变,通过熔池温度梯度和凝固速度可以有效地预测零件各处的组织形貌,保证组织的均匀性,使零件获得更优异的机械性能。采用COMSOL Multiphysics软件建立了激光沉积成型钴基合金的三维瞬态热流耦合模型。考虑了随温度变化的热物性参数,固液相变,熔池内液态金属的浮力和表面张力,激光束与粉末的遮蔽作用等。获得了成形过程的温度场演变规律以及熔池的流动;分析了工艺参数对成形过程温度场的影响;计算温度梯度和冷却速率并分析沉积成型的组织分布。研究结果表明:在沉积初期0.1 s时升温速率高达1.498×104 K/s,沉积层的温度场呈椭圆状分布。熔池需要时间（0-0.5 s）逐渐成形长大,此时熔池的流动速度迅速增加;到一定尺寸,熔池形态保持稳定,流动速度也趋于稳定。且熔池边缘的温度梯度G大于熔池中心点的温度梯度,而熔池顶面的凝固速率大于熔池底部的凝固速率,沉积层顶部到底部的G/R减小而G×R增大,导致激光沉积成型钴基合金的组织形态从平面晶向柱状晶和等轴晶过渡,且晶粒尺寸逐渐减小。激光沉积成型多层钴基合金的有限元模拟结果表明:随着沉积层层数的增加,最高温度呈波动性增长,热积累效应加剧,温度分布的后拖现象越来越明显,熔池尺寸也逐渐增大,产生了多层重熔的现象。熔池中液态金属的对流主要是浮力引起的自然对流和表面张力引起的Marangoni对流,两者相互作用形成了两个向内的对流环。此外,功率增大会导致多层沉积的温度波动增大,沉积层温度分布更加不均匀,产生了明显的端部效应。激光功率600 W时最大温度梯度为2.86×106K/m,500 W时最大温度梯度为1.81×106 K/m,二者相差较大。