陶瓷材料具有优异的力学性能及某些特殊的物理性能,作为重要的工程或功能材料被广泛应用于国防科技及国民经济的各个领域,尤其作为超高温结构材料被重点应用于高超音速飞行器及高推重比发动机技术领域,是实现航空发动机减重增效、高温涡轮无需冷却的关键。但传统的烧结制备方法工艺复杂、零件收缩变形大、制备周期长且往往要求添加粘结剂,限制了陶瓷材料优异性能的发挥。陶瓷结构直接增材制造技术利用高能束将陶瓷原料直接熔化沉积成形,真正实现了陶瓷零件的“成型-烧结一体化”,可用于复杂高性能陶瓷结构的快速制备,对于克服传统工艺缺陷、满足极端使役环境对零部件的苛刻需求具有重要研究意义。然而,陶瓷材料的本征脆性导致其在直接增材制造过程中容易产生裂纹,极大地限制了该技术的发展。本文利用激光熔化沉积成形技术进行具有广泛应用背景的A12O3陶瓷结构的直接制备,分析成形结构裂纹产生机理,推导相应的开裂判据。基于开裂机理及判据提出相应裂纹抑制方法并进行针对性工艺优化,成功实现了无裂纹高性能陶瓷结构的制备。具体研究内容及结论如下:（1）通过Al₂O₃陶瓷结构激光熔化沉积成形过程中材料循环重熔行为及激光能量吸收与散失方式的分析发现,有效沉积材料与熔化粉末之间存在质量守恒关系,有效激光能耗与沉积材料增加内能之间存在能量守恒关系,基于此建立了体现重熔特征的有限元热力耦合模型以及反映工艺条件与沉积结构几何特征之间关系的工艺模型。（2）分析Al₂O₃陶瓷单道多层结构裂纹特征及断口形貌特征发现,激光熔化沉积成形陶瓷结构显微组织主要由定向生长的胞状晶组成且存在元素微观偏析行为。晶间液态薄膜形成的初始结晶裂纹在成形热应力作用下宏观扩展是激光熔化沉积成形陶瓷结构开裂的主要机理;进一步利用弹性力学及断裂力学理论对成形结构热应力及其自身断裂强度进行解析表达,提出了陶瓷结构激光熔化沉积成形开裂判据,得到了无裂纹极限成形尺寸及临界温差的预测模型,建立了材料性能、工艺条件等影响因素与成形结构开裂敏感性之间的定量关系。（3）基于开裂判据所揭示的工艺条件对成形结构开裂敏感性的影响规律,利用工艺模型直接计算成形特定几何尺寸样件所需的理论激光功率及送粉率,在大工艺窗口内分别设计基于扫描速度及层间提升量的裂纹抑制优化实验,优化结果表明高速沉积及大层间提升量成形有利于元素偏析行为的抑制、成形应力的降低以及微观组织定向生长倾向的弱化,能够实现成形结构中裂纹的有效抑制。（4）基于开裂判据所揭示的材料物性对成形结构开裂敏感性的影响规律,提出降低材料热膨胀系数、细化晶粒及提高材料断裂表面能的裂纹抑制方法,并分别通过Al₂O₃/Ti02、Al₂O₃/Zr02、Al₂O₃/SiCP等Al₂O₃基复相陶瓷的制备对抑制方法进行了验证,形成了单维尺寸不受限制,截面尺寸达50mm的样件成形能力,成功制备了空心叶片、四棱锥等无裂纹陶瓷结构,并首次提供了宏观性能检测样件。性能检测结果显示,激光熔化沉积成形陶瓷结构可实现近100%的体积密度,并保持化学纯度与原料高度一致,具有平均18.91 GPa的显微硬度及3.55 MPa·m1/2的断裂韧性。成形结构弯曲强度及压缩强度最高分别达350 MPa与618 MPa,该性能水平已经能够满足一定的实际应用要求。