铝合金因其优良的物理、化学和力学性能,在航空航天、制造业、交通业、电子、国防军事等领域获得了广泛应用。目前航空航天、交通运输和国防工业等产业的工件向轻量化、整体化、一体化的方向发展,传统成形方法周期长、技术上难以满足发展需求,亟需开发新的成形方法,而增材制造技术可以实现复杂三维结构的精确成形,得到传统成形方法难以制备的组织结构和力学性能。目前,铝合金增材制造最常用的是选区激光熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）,但可以应用该技术的铝合金体系极其有限,多以AlSi10Mg系列及衍生合金为主。这是由于SLM技术的高冷却速度和复杂成形过程,众多传统的高强度铝合金（例如7075系）在SLM成形过程中会形成热裂纹,难以成形复杂构件。针对以上问题,本论文开展了SLM用新型高强铝合金的成分设计,组织结构及力学性能研究。本文以Al-Tm（Fe,Ni）-（Zr）等二元、三元系合金为研究体系进行成分设计,采用气雾化技术制备合金粉末,采用SLM技术成形材料。利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM&EBSD）、透射电子显微镜（TEM）表征其结构,并且测试不同合金的显微硬度、室温拉伸性能、高温拉伸性能、断裂韧性,系统的研究了SLM成形铝合金中成分对结构与力学性能的影响。研究发现,处于共晶点成分附近的Al-Fe二元合金具有良好的流动性,可以通过SLM技术制备出致密、无裂纹的铝合金样件。传统铝合金中难以强化基体的低溶解度元素,如Fe、Ni等,在SLM成形过程中可以形成纳米尺度（60～200nm）的胞状结构。该胞状结构的形成是由于熔池在非平衡凝固条件下大温度梯度和极快冷却速度下产生的类枝晶/胞晶生长。随着Fe含量的增加（1-5.9at%）,SLM Al-Fe二元合金的成形性能下降,但机械强度显著提高。尤其是SLM AlFe2.5的显微硬度达到Hv172,室温屈服强度达400MPa,抗拉强度达434MPa,显著高于SLM AlSi10Mg的硬度（Hv130）、屈服强度（268MPa）和抗拉强度（378MPa）。此外,AlFe2.5的室温拉伸塑性为1.72%,缺口断裂韧性（Kq）为19.5 MPam1/2,表现出不错的韧塑性。新型SLM Al-Fe合金的强化机制主要源于胞状结构对位错滑移的阻碍,且符合Hall-Petch关系。为了进一步细化晶粒并改善强韧性,在上述Al-Fe二元体系基础上引入Zr作为形核元素,并系统研究了SLM Al-Fe-Zr三元合金的组织结构及力学性能。研究发现,Zr元素主要有两种作用:一是初生析出Al3Zr颗粒作为形核剂细化晶粒;二是析出Al3Zr沉淀相产生析出强化效果。EBSD测试结果表明,SLM Al-Fe-Zr三元合金的晶粒尺寸约为20μm,为SLM Al-Fe二元合金的20%。通过Zr含量的成分优化,所设计出的SLM AlFe2.5Zr0.3合金的室温屈服强度为405MPa,抗拉强度达450MPa,塑性2.28%;而SLM AlFe2.5Zr1合金的室温屈服强度为426MPa,抗拉强度达523MPa。此外,该三元体系还具有良好的高温强度,例如SLM AlFe2.5Zr0.3合金在315℃的屈服强度仍保持在215MPa,远高于SLM AlSi10Mg合金（～70MPa）。原位缺口断裂韧性测试表明,SLM AlFe2.5Zr0.3合金的断裂韧性Kq值超过35.7MPam1/2,远高于SLM AlSi10Mg合金(Kq=27.6 MPam1/2)。分析认为,其断裂机制为裂纹沿熔池边界处的强度薄弱区扩展,而SLM Al-Fe-Zr三元合金熔池边界的等轴晶区使裂纹扩展发生偏折,从而提高断裂韧性。利用类似的成分设计理念,我们还开发出新型SLM Al-Ni-Zr三元合金,同样表现出高强度（屈服强度247MPa）和良好塑性（～4%）。通过合理的热处理,SLM Al-Ni-Zr合金的力学性能可以得到进一步改善。本研究为增材制造新型高强韧铝合金的开发提供了理论指导。