Ni3Al金属间化合物具有特殊的长程有序晶体结构、很强的原子结合键、高的形变硬化率、特殊的屈服强度及温度反常效应等特性,在航空航天等领域具有广阔的应用前景。传统的Ni3Al基合金成形工艺已经比较成熟,本文对Ni3Al基合金激光直接沉积成形这种新型成形工艺展开了探究。本文通过单道沉积试验,研究了激光成形工艺参数对沉积层高度、宽度和表面质量的影响;通过薄壁沉积试验,研究了成形环境及激光成形工艺参数对沉积层几何形状及成形裂纹倾向的影响。最终确定了Ni3Al基合金激光直接沉积成形合理激光成形工艺参数范围。激光功率1200 W、扫描速率900 mm/min、送粉速率15 g/min、搭接率40%、抬高率0.4 mm的激光成形工艺,即激光线能量密度1.33 k J/m、粉末线质量密度16.7 g/m试样成形质量较好。同时,激光直接沉积成形过程中需要在充氩环境下进行;道间停顿虽然可以给沉积层提供足够的时间进行能量释放,但激光探头的加、减速过程会导致严重的形状失真。Ni3Al基合金激光沉积层枝晶干为γ+γ′共晶相组织,枝晶间存在大粒径的γ′相夹杂,该夹杂相形状不规则。同时,通过SEM、萃取XRD分析,枝晶间还存在大尺寸的硼化物(M23B6)及小尺寸但不均匀分布的β-Ni Al相。Ni3Al基合金激光直接沉积成形件力学性能良好,室温静态拉伸下屈服强度达到540 MPa,抗拉强度1160 MPa,断后延伸率27%。并且合金表现出了典型的屈服强度-温度反常效应,合金屈服强度随着拉伸温度的上升明显上高,当温度超过450℃后合金屈服强度上升速率有所减缓,至850℃合金进入弱化温度区间。其中合金在650℃高温静态拉伸下,合金屈服强度640 MPa,断后伸长率11%。由于Ni3Al基合金激光直接沉积成形件微观组织的限制,合金的力学性能潜力并没有得到完全发挥。本文通过“固溶+时效”热处理手段有效改善了合金的组织,并进一步提升了合金的力学性能。其中,“1080℃×4 h,AC+900℃×10 h,AC”工艺固溶时效处理可以在有效避免β-Ni Al高温硬质相的析出的同时,生成细小γ′相和硼化物弥散强化组织,是一种较理想的优化激光沉积Ni3Al基合金的热处理工艺。本文通过整合对Ni3Al基合金激光直接沉积成形工艺及单晶Ni3Al基合金的发展趋势,进行了激光引晶制备单晶Ni3Al基合金的尝试。初步探索了Ni3Al基合金单晶激光引晶技术的可行性。利用激光增材制造技术尝试制备单晶Ni3Al基合金,通过微观组织分析,合金已经具备了一定的定向枝晶,证明通过激光引晶的方式制备单晶Ni3Al基合金具有一定的可行性。