激光沉积制造技术是一种快速成形技术与激光熔覆技术结合的先进制造技术。在沉积过程中,由于工况的变化会导致熔池温度的不稳定,导致熔池可能出现过烧或欠熔的现象,严重影响熔池的熔凝性能与熔道形貌。因此,对沉积过程中的熔池温度进行监测与控制非常重要。但由于对热反应剧烈的移动熔池温度稳定准确测量较为困难,熔池温度的直接测量、机理模型和闭环控制算法都较为复杂,目前国内外学者对熔池温度测控的方法,大都系统复杂,成本较高,可靠性较差。本课题避开熔池而对其后方拖尾区域采用红外测温仪测量并获取温度变化数据,设计PID控制算法,实现沉积过程的熔池温度闭环控制,以获得稳定的熔池温度。通过实测并采用Ansys软件对钛合金沉积过程进行温度场模拟,分析熔池后方拖尾区的温度特性。结果表明:熔池温度和熔池后方拖尾区的温度具有一定的线性关系,可通过控制拖尾区的温度来达到控制熔池温度的目的,此外位于熔池后方2.5mm的区域在沉积过程温度波动幅度较大,有利于体现温度控制的效果,且此处的初始温度在测温仪的测量范围内,故确定此处为激光沉积制造的温度监测点。为了验证温度场模拟的准确性,进行了相同工艺条件下薄壁件堆积实验,所测得的温度数据与模拟数据的吻合度较好。进行了熔池温度闭环控制系统的设计研究。设计了温度信号通信软件,实现温度信号在控制系统的实时传递,接着综合分析了熔池温度及沉积层形貌受工艺参数(扫描速度,激光功率,离焦量,送粉速度)的影响程度,确定了激光功率作为熔池温度单因素反馈实验的主要控制参数,然后基于PID控制算法,设计了依据沉积层平均温度来调整输入激光功率的PI温度控制器。针对钛合金的热敏感性强,本研究使用TC4钛合金粉末,进行块体沉积的实验,对PI熔池温度控制系统的效果进行验证,并且研究了沉积过程控温对成形件形貌质量、宏观组织及显微硬度的影响。结果表明:该温度闭环控制系统能够有效地缓解热积累现象,明显减轻由于温度过高而造成的钛合金氧化现象,同时使块体的宏观组织和显微硬度更加均匀化,并为实现开放环境下钛合金的连续沉积提供了技术支持。