近年来选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为一种潜力巨大的先进金属增材制造技术而成为国际上的研究热点。成形过程中高速移动的激光热源会在粉床局部引起温度梯度较大的不均匀温度场,从而导致零件内部产生热应力与热变形。而且不适当的能量输入会使材料内部产生缺陷,影响构件的成形质量。因此为了优化工艺参数、最终改善成形件质量,需要了解成形过程中粉床温度分布规律,并对成形过程中多尺度多物理场的复杂瞬态温度场的分析和预测方法进行研究。本文分别采用解析法和数值模拟方法对成形过程中的瞬态温度场进行了计算,并讨论了工艺参数对温度场的影响规律以及热源模型和材料状态变化对温度场模拟结果的影响。最后结合扫描实验对这两种方法进行了对比分析。首先,本文详细分析了SLM成形过程中的热物理现象,重点对比了目前运用较广泛的热源模型。针对现有热源模型的局限性,本文根据F.Verhaeghe等人所提出的激光在Ti-6Al-4V粉末中的衰减规律,建立了在深度方向呈线性衰减的体热源模型,并将其应用在后续的温度场分析计算中。其次,本文利用格林函数法对SLM过程温度场进行了解析计算。在计算过程中,将粉床与基体处理为异种材料的分层复合介质,对热物性参数进行了合理的简化,分别采用高斯面热源和在深度方向呈线性衰减的体热源,推导出温度场的解析表达式,并用MATLAB对计算结果进行了可视化处理。在具体计算中,分两种情况进行讨论:一是将粉床和基体视为有限厚度的无限大平板,对上表面施加热对流和热辐射边界条件;二是将粉床与基体视为一个有限尺寸的矩形板,对各个侧面及上表面施加热对流和热辐射边界条件。最后利用ANSYS参数化设计语言(APDL)对相同工况条件下的温度场进行了数值模拟仿真,并通过对比验证了解析计算方法的正确性。再次,本文利用ANSYS有限元软件对SLM过程温度场进行了数值模拟分析。在模拟过程中,考虑了更多的热物理过程,包括热物性参数随材料状态和温度的变化、相变潜热(包括汽化潜热)等过程,并详细讨论了工艺参数对温度场的影响以及热源模型和材料状态变化对温度场模拟结果的影响。最后,在相同工艺参数条件下,将解析计算结果和数值模拟结果与扫描实验结果进行了对比分析,验证了所建温度场解析模型和有限元数值模型的正确性和有效性。通过对比能量输入适中时的扫描实验烧结宽度与预测宽度可见,两种方法的预测值与实验值均可比较,但相较于解析法,数值模拟方法的预测误差更小。另外,解析法和数值法预测得到的工艺参数对温度场的影响规律与实验结果一致。两种方法均可以较准确地预测不同参数组合下的温度分布情况,因此本文的研究结果对实验前工艺参数的确定具有一定的指导意义。