K465高温合金，作为高Al、Ti含量(Al+Ti>6wt.%)的沉淀强化型镍基高温合金，具有良好的高温强度及耐腐蚀性能，能在1050℃以下的温度环境下长时间使用，是制造航空发动机涡轮叶片的重要结构材料。由于高精度及服役性能要求，涡轮叶片在加工制造和高温高压的严苛服役条件下容易受到损伤，因而如何使损伤部件获得高效快速的修复和再制造一直以来都是航空发动机综合保障所重点关注的方向。激光增材修复及制造技术可以快速高性能地实现对复杂损伤构件几何形状和力学性能的恢复，已经逐渐成为航空发动机热端部件一种重要的修复手段。需要指出的是，航空发动机热端部件，尤其是涡轮叶片，因其具有较为复杂的结构，往往采用铸造方法进行制造，然而对于K465合金等一类高Al、Ti含量(Al+Ti>6wt.%)的铸造镍基高温合金而言，其合金化程度较高，极易产生严重的枝晶和晶间偏析，这使得采用激光增材修复高温合金叶片时，其所具有的快速加热和冷却特征所导致的高温度梯度和热应力，一方面会对激光修复试样的组织和性能产生重要影响，另一方面，还容易在修复界面产生热裂等缺陷，进而造成修复失效。基于此，本论文以K465铸造高温合金为对象，开展高Al、Ti含量(Al+Ti>6wt.%)镍基高温合金的激光增材制造及修复研究，揭示其激光增材制造及修复试件的宏微观组织演化和相析出行为特征，理清这一类铸造高温合金在激光增材修复过程中的热裂形成和控制机理，明晰其组织及力学性能特征，进而揭示其强化机制，为实现K465等一类高Al、Ti含量铸造镍基高温合金构件的高性能修复和再制造奠定重要科学基础。取得的主要研究结果如下：　　(1)由于激光沉积熔池底部在平行沉积方向具有较大的温度梯度，激光增材修复K465合金试样的修复区组织主要呈现明显的沿沉积方向外延生长的柱状枝晶生长特征，仅在修复区底部的部分熔覆层顶部存在局部的转向枝晶区；Ti、Nb、C和W等元素明显偏析于枝晶间，Mo和B元素在枝晶间略有偏析，而Ni、Co、Al及Cr元素富集于枝晶干中；总体来看，修复区中心区域晶粒较为粗大，仅在顶部边缘区域存在细小的晶粒组织。　　(2)用于激光增材修复的K465铸态基材中，γ′相尺寸较大，晶界上约为1.88μm，晶内约为0.73μm，呈“田”字形立方状形貌；随着接近修复区，基材热影响区中γ′相的固溶程度逐渐增加，形貌逐渐转变为近球形，且从铸态基材中初生γ′相单态分布转变为初生γ′相和二次γ′相同时存在的双态分布；相比铸造基材，修复区的γ′相为近球形，并且由于激光沉积过程所具有的高冷速特点，γ′相尺寸明显细化，并沿沉积方向，随着后续往复沉积退/回火作用的减弱，γ′相尺寸进一步逐渐减小，γ′相平均尺寸由修复区底部的106nm(枝晶间)和76nm(枝晶干)，中部的94nm(枝晶间)和73nm(枝晶干)，减小到顶部的50nm，需要指出的是，修复区顶部区域γ′颗粒基本呈单态分布，其枝晶间和枝晶干中的γ′相尺寸差别不大；另外，随着沿沉积方向热累积的增加和熔池冷却速率的降低，修复区中的MC碳化物形态沿沉积方向也出现了复杂的转变，其在底部呈分叉发达的花瓣状和中国结状，中部呈现规则的块状、锚桩及发达的汉字状等不同形貌，顶部多存在棒状和八面体状。　　(3)激光增材修复试样的铸态基材区平均硬度约为437HV，低于修复区的平均硬度值(496HV)，铸态基材热影响区内的显微硬度随着趋近修复区呈现逐渐升高现象；激光增材修复试样硬度沿沉积方向逐渐升高的演变趋势和自基材-热影响区-修复区中γ′颗粒尺寸逐渐减小的变化趋势基本吻合。　　(4)激光增材修复K465高温合金的主要冶金缺陷为液化裂纹。通常情况下，液化裂纹起源于铸态基材热影响区，沿晶界呈“Z”字形扩展至修复区底部，在修复区底部贯穿几个熔覆层后停止；铸态基材热影响区晶界上的连续液膜主要由晶界上未完全固溶的大尺寸γ′相在快速升温过程中发生快速γ′→γ转变，进而发生γ+γ′→L共晶类型的液化所产生；同时，模拟研究也发现，在基材表面重熔时，熔池界面附近还存在较大的热应力；这样，液膜在铸态基材热影响区的晶界生成后，当重熔所导致的热应力超过液膜的表面张力时，液膜将被拉开，形成晶界液化裂纹，并随着修复区枝晶组织和晶界的连续外延生长，贯穿多个熔覆层。　　(5)为了减小激光增材修复条件下的热应力，通过井式电阻炉同步预热基材至800℃，并将修复后的试样放置炉中随炉冷却，获得了无裂纹的K465铸造合金修复件，并确定了该条件下的激光工艺参数如下：　　1)P=1200W，D=3mm，Vs=150mm/min，Vg=10.0g/min，Δz=0.2mm；　　2)P=1500W，D=3mm，Vs=180mm/min，Vg=11.7g/min，Δz=0.2mm。　　(6)为了实现激光增材修复K465合金修复区和铸态基材区的性能匹配和调控，在不锈钢基材上激光增材制造了无裂纹的K465高温合金，其沉积态组织与激光增材修复试样的修复区组织类似，同样由沿沉积方向外延生长的柱状晶组成，仅在试样顶部近边缘的地方，分布有细小的等轴晶；沉积态试样中γ′相分布均匀，呈近球形的形貌，尺寸约为50nm；沉积态试样的硬度值在446~498HV之间变化，层间部位的硬度略低于层内；沉积态试样的室温拉伸强度、屈服强度和断口延伸率分别为1205Mpa、917MPa和8.5%，高于铸态及铸造后热处理态；沉积态试样室温拉伸断口呈现典型的韧性断裂特征。　　(7)经过不同固溶温度和时间处理后，激光增材制造K465合金试样中γ′相呈现出不同的形貌演变结果，其体积分数也表现出先降低继而升高的趋势；随着固溶温度的升高(1050~1280℃,4h)和固溶时间的延长(1250℃,1~8h)，固溶处理后的γ′相逐渐细化，呈致密规则的球形分布；1250℃固溶6h后空冷试样的γ′相体积分数最高，可达71.9%，其室温拉伸强度、屈服强度和断后延伸率分别为1115.3Mpa、779MPa和11.3%，相比沉积态，热处理后的试样达到了较好的强化效果，其强塑性得到了较好的平衡。