增材制造作为一种新型的快速净成形技术,具有节约能源、绿色环保、效率高、成本低廉等独特的优势,我国已经将其纳入绿色智能化制造的核心技术之一。目前世界各国在该技术上投入了大量资源,目的是抢占先进制造业发展的制高点。增材制造已经成为工业4.0时代的关键技术,是驱动下一代工业革命发展的引擎。中国作为制造大国必须掌握住这项技术以使制造业再焕生机,引领我国工业走向世界之巅。在金属增材制造的填充材料中奥氏体不锈钢生产和使用范围最为广泛,其中316不锈钢凭借其良好的焊接性、优良的机械性能被应用在航空航天、汽车船舶、生物医学等各个领域。目前有关316奥氏体不锈钢增材制造的研究主要集中在单一热源、单道多层薄壁试件层面。但单一热源具有制造局限性,实际工业中也不可能仅仅制造薄壁试件,因此急需对多层多道厚壁试件及复合热源增材制造技术进行研究。本文利用TIG电弧及激光诱导TIG电弧增材出了316不锈钢多层多道厚壁试件,研究内容及结论如下:对于单TIG电弧增材,研究了采用平行往复、十字正交、插补堆积三种路径增材试件的表面宏观成形、显微组织、元素分布及性能等。结果表明采用平行往复及十字正交路径增材的试件表面更平坦。试件中部组织存在明显差异,平行往复试件树枝晶粗大发达,生长方向高度一致。十字正交试件树枝晶生长方向多,枝晶紊乱,层间过渡区域大。插补堆积试件二次枝晶不发达,组织细密。试件的维氏硬度自底板至顶部呈先减小后增大的趋势。平行往复试件纵向抗拉强度最高,插补堆积试件横向抗拉强度最高,十字正交试件力学性能表现出各向同性。试件底部Ni元素及Cr元素均分布在胞状奥氏体的晶界处。试件中部及顶部Ni元素主要聚集在奥氏体处,Cr元素则主要富集在铁素体处。对于激光诱导TIG电弧复合增材,采用与单TIG电弧增材相同的试验方法及检测手段,分析了试件的宏观成形、显微组织、元素分布、晶粒取向及力学性能等。并将试验结果与单TIG增材试验结果进行对比,讨论了加入激光后电弧形态、热输入及试件组织性能的变化。结果表明加入激光后电弧产生收缩效应,增材稳定性及效率提高,热输入减小。试件氧化程度降低,插补堆积试件表面更加平坦。各试件底部无铁素体生成,Ni、Cr元素均主要沿晶界分布。中部及顶部Ni元素偏聚在γ奥氏体处,Cr元素偏聚在δ铁素体处,顶部枝晶偏转现象削弱甚至消失。十字正交试件过渡区变窄,三种路径增材的试件组织均比单TIG增材试件组织细小,晶界主要呈小角度晶界分布。加入激光后试件的显微硬度及拉伸性能均得到不同程度的提升。