选区激光熔化技术已受到航空航天领域的极大关注,可用于打印镍基高温合金结构。针对激光增材制造的高温合金的性能的研究,目前主要集中于微观组织优化调控以及与传统工艺材料力学性能的对比,较少涉及材料的疲劳性能研究,尤其在考虑载荷特征对疲劳性能影响研究,这将有利于增材制造新技术的工程结构应用。当前,针对选区激光熔化的Inconel 625材料的疲劳裂纹扩展行为的研究还十分缺乏。由于增材制造材料典型的缺陷敏感性,基于传统疲劳与断裂力学的认识,材料的疲劳裂纹扩展行为显得极为重要。为了研究选区激光熔化Inconel 625室温环境下的疲劳裂纹扩展行为,本文从应力比,过载和材料打印方向等方面开展研究。通过对试验数据进行分析,得到选区激光熔化Inconel 625的疲劳裂纹扩展规律。借助扫描电子显微镜,从微观机理层面对疲劳裂纹扩展行为进行研究。再次,根据多种应力比条件下的试验数据,从两种不同的角度分别建立了适用性较好的裂纹扩展模型。最后,给出了一种薄壁高温燃烧室结构的热应力裂纹扩展数值模拟方法。本文的主要结论如下:1.针对两种打印方向(ST-90°和ST-90°⊥)的选区激光熔化Inconel 625紧凑拉伸试样,开展了应力比(R=0.1、0.5、0.7)条件下的疲劳裂纹扩展试验研究。研究表明:在门槛值区域,选区激光熔化Inconel 625的疲劳裂纹扩展抗力优于锻造的Inconel 625。微观结构和应力比的共同影响,是导致门槛值区域裂纹扩展特性差别明显的主要原因;在Paris区域,疲劳裂纹扩展行为对微观组织不再敏感,细微的疲劳裂纹扩展行为差异主要是应力比的影响导致的;高应力比下裂纹扩展抗力降低,这是由于在裂纹尖端出现更大的塑性区和更高的应力水平,使得滑移带有足够的时间充分发展为裂纹;高应力比也意味着较高的应力水平,此时裂纹面难以接触闭合,粗糙度产生的裂纹闭合效应被弱化。2.采用两种打印方向(ST-90°和ST-90°⊥)的选区激光熔化Inconel 625紧凑拉伸试样,开展了过载比为1.5的试验研究。研究结果表明:过载瞬间会导致瞬时加速的现象;塑性区尺寸可以用来描述裂纹扩展迟滞效应的严重程度,ST-90°⊥方向的塑性区更大,因而裂纹扩展迟滞更为明显;裂纹路径的分叉不是导致过载迟滞的原因,过载导致的大塑性变形是裂纹闭合效应的主要原因。3.开展了疲劳裂纹扩展模型的研究,建立了应力比相关的Paris统一修正模型和等效裂纹驱动力模型。结果表明:Paris统一修正模型只需两组应力比下的疲劳裂纹扩展速率试验数据,即可以确定模型参数。裂纹扩展速率的预测结果与试验数据基本吻合,特别是在Paris区域,预测结果可靠。由于模型考虑了门槛值的裂纹闭合效应,因此门槛值的预测值低于试验测量值。对于等效裂纹驱动力模型,由于基于断裂力学的基本理论,因此模型整体具有较强的理论支撑。将弹性模量、屈服极限、应力强度因子幅以及裂纹尖端塑性区尺寸综合考虑到等效驱动里因子中,使得全区域应力比和打印方向影响的SLM Inconel 625疲劳裂纹扩展速率的数据压缩为一条窄的条带,消除了FCG行为受应力比干扰导致的差异性。该模型变量获取简易且具有广泛的适用性。4.基于ABAQUS/FRANC3D软件,开展了某型薄壁冲压发动机燃烧室结构危险位置的疲劳裂纹扩展模拟。结果表明:FRANC3D能够描述所有裂纹前缘形状和扩展尺寸,同时给出较为可靠的应力强度因子值;由于薄壁柱状燃烧室主导应力方向为轴向,因此不垂直于轴向应力的裂纹路径受其影响会发生偏转;当K_I非主导时,裂纹路径和裂纹形状将变得扭曲。本文开展了选区激光熔化Inconel 625在室温环境下疲劳裂纹扩展试验研究。为该材料的疲劳性能研究提供了宝贵的试验数据,有一定的价值。此外,发展了一种不局限于特定材料的Paris修正模型以及一种适用性广泛、物理机制明显的等效裂纹驱动力模型,为应力比影响下的金属材料疲劳裂纹扩展行为预测提供了参考依据。本文也发展了一种基于FRANC3D/ABAQUS的高温结构的热应力致裂纹扩展行为模拟方法。