镍基单晶高温合金是制造先进航空发动机和燃气机涡轮叶片的首选材料。然而,利用目前传统的定向凝固方法制备的高温合金其微观组织难以精确控制、成品率低,导致生产成本很高,限制了高温合金的进一步开发与应用。因此,寻求新的生产方法迫在眉睫。本研究将最新的研究热点之一——激光增材制造技术应用于镍基单晶高温合金,以实现致密金属零件的快速制造,使所制造的零件性能达到甚至优于传统的加工方法。本文采用激光增材制造技术对SRR99、DZ408和DD98M合金进行加工和制造,研究了激光功率、送粉速度和离焦量等工艺参数对镍基单晶高温合金激光重熔过程的影响。研究结果表明,随着扫描速度的增加,激光重熔熔池的深度和宽度均降低;而随着激光功率的增加,重熔熔池的深度和宽度均随之增加。离焦量对激光重熔熔池的影响与激光功率的大小相关:当激光功率较大时,熔池深度随离焦量的增大而增大;而当激光功率较小时,熔池的深度则随离焦量的增大而减小。零件开裂是激光增材制造技术面临的主要难题。本文对采用激光增材制造SRR99合金的裂纹敏感性开展了研究,并发现:激光增材制造过程中,沉积当前层时,已经凝固的前一层沉积层经受再热循环。晶界处的γ+γ’低熔点共晶发生液化形成晶间液膜,在随沉积过程进行而逐渐增大的残余拉伸应力的作用下被拉开,形成裂纹。合金元素的种类对合金裂纹敏感性有着重要的影响,适当地增加Mo和Re的含量能够抑制裂纹的产生,W的加入能够促进裂纹的形成,而加入不同含量的Co对合金内部裂纹的产生几乎没有影响。合金的抗高温氧化性能是考量高温合金的一项重要性能指标。实验结果表明,激光增材制造的DZ408合金的抗高温氧化性能优于DD98M合金,达到了完全抗氧化级别,能够在高温下生成连续的致密氧化膜,基本符合镍基高温合金作为涡轮发动机叶片的抗氧化性能要求。DD98M和DZ408合金的氧化过程属于选择性氧化。生成的氧化膜主要由Cr2O3和A12O3组成,并存在少量的NiCr2O4和TaO2。加入过量的Ta元素会导致氧化膜出现分层现象,从而影响合金的氧化过程,致使氧化膜与基体的黏结性变差,氧化膜更容易产生孔洞等缺陷,且容易从基体上剥落。而适当地添加Hf能够增强氧化膜与基体的黏结作用。