高温合金以其耐高温、抗腐蚀以及抗蠕变等优良性能广泛应用于工业领域,但传统加工方法存在效率低成本高等问题,限制了其进一步发展。电弧增材制造不仅成形效率高、材料利用率高,而且具有成形路径受限小、尺寸范围大等优势。高温合金增材成形结构件的组织性能是影响其在工程应用的关键因素,因此本文研究了GH4169镍基高温合金TIG电弧增材成形质量。通过扫描仪测量了堆焊层轮廓,对焊道模型进行简化拟合后建立了电弧增材单道熔覆和多层堆积的数学模型。基于JmatPro软件模拟计算出材料在高温条件下的热物理参数,借助ANSYS参数化语言APDL,采用生死单元法实现了电弧增材过程动态仿真。模拟了单道熔覆时的温度场变化规律并通过实验对比验证,在此基础上进行多层堆积模拟仿真,分析多层堆积过程中温度场变化规律以及基板对焊道散热的作用。研究了不同增材工艺参数对镍基高温合金宏观成形质量的影响。首先通过正交试验探究了镍基高温合金单道熔覆时稳定成形的工艺参数范围,接着探究了焊接电流、焊接速度以及送丝速度等工艺参数对焊道熔宽和余高的影响,采用多元非线性回归分析建立了增材参数与焊道熔宽以及余高的数学关系模型。在多层堆积过程中,研究了增材工艺参数对直壁件成形形貌的影响,通过试验探究了各个熔覆层高度之间的关系,解决了自动化增材过程中焊枪抬升高度问题。探究了不同增材工艺参数对镍基高温合金成形件微观组织及力学性能的影响。首先分析了单道熔覆的组织生长特征和显微硬度变化规律,然后探究了多层堆积时成形件在不同位置处的晶粒尺寸、析出相及显微硬度等变化情况,最后通过单因素控制变量法研究了焊接电流、焊接速度以及送丝速度等工艺参数改变时,成形件的微观组织、显微硬度及抗拉强度的变化规律。最后针对单纯电弧增材制造成形件表面质量差,不能直接满足实际应用的问题,设计了机器臂电弧增材与数控减材一体化成形系统。通过设计专用夹具搭建了两套增材成形系统,即机床电弧增材成形系统和机器臂电弧增材与机床铣削减材一体化成形系统。借助数控机床M代码的通讯功能和机器臂的外部接口实现机器臂与加工中心、焊机以及送丝机之间的通信集成,完成增材系统与减材系统的坐标标定,并通过成形直壁叶片实验验证了增减材系统的可行性。