镍基单晶高温合金可用于制作航空发动机涡轮叶片,其工艺复杂且造价昂贵,若对不合格或损坏的叶片使用激光熔覆技术进行修复,可降低成本。修复后叶片的性能影响发动机可靠性和再服役寿命,因此对单晶高温合金激光熔覆后组织力学性能特别是疲劳性能的研究至关重要。本文通过微观组织演变与晶体塑性有限元相结合的多尺度模拟方法对DD6单晶高温合金熔覆组织展开力学性能研究,预测疲劳寿命。主要内容如下:首先在Abaqus软件中开展DD6单晶高温合金激光熔覆介观温度场仿真,选择高斯热源作为热源模型,使用生死单元技术近似模拟增材过程。通过仿真分析激光功率和扫描速度对熔池几何尺寸的影响,计算熔覆层深度方向的温度场分布情况,提取激光熔覆过程中特征点的温度历程,为后续微观组织研究奠定了基础。其次基于介观温度场仿真结果计算熔池内金属凝固速度和温度梯度大小,通过等轴晶/柱状晶转化模型分析不同工艺参数下两类晶粒所占体积比,得知凝固后的组织主要为柱状晶。使用蒙特卡罗（MC）法对熔覆层特征点开展微观组织演变模拟,将介观温度时间历程转化为MC模拟时间步,基于晶界迁移理论模拟晶粒生长,获得组织形貌。对晶粒几何尺寸定量分析可得,当激光功率增大、扫描速度降低有利于晶粒长大,特征点处的温度历程对晶粒大小的影响较为明显。最后开展熔覆组织的晶体塑性有限元仿真,分析微观组织和宏观力学性能间的关系,解释熔覆层不均匀变形的成因。基于微观组织模拟结果建立RVE代表性体积单元,单轴拉伸结果表明熔覆层横向拥有更高的强度和刚度,而纵向力学性能更接近纯单晶;循环应变结果表明,当外载达到一定值时会出现循环硬化及软化现象,且不均匀变形程度随着外载和循环次数的增大而增加。基于滑移系状态构造累积塑性滑移、累积应变能耗散和Pα三种疲劳指示因子,并对熔覆层开展疲劳寿命计算,结果表明三种因子在循环一定次数后增量稳定且预测结果趋势相同,且Pα预测结果介于另外两种预测范围之间。