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激光复合制造技术是在铸件或锻件上进行复杂结构激光增材制造的一种制造方法,该技术既可以解决传统加工工艺难以实现的大型整体结构件一体化制造的难题,也可发挥激光增材制造技术生产周期短、成本低、组织性能好等优势,在航空航天领域具有广泛的应用前景。本课题针对激光复合制造GH4169镍基高温合金不能采用高温固溶处理来避免其对锻态基材部分造成热损伤的问题,提出了借助δ时效+固溶处理来实现消除Laves相的低温热处理制度,并研究了锻态基材晶粒尺寸对激光复合制造GH4169合金组织和力学性能的影响。课题的研究可为采用激光复合制造方法制备具有双晶组织的整体结构件提供理论和实验基础,具体研究工作和获得的主要结论如下:对激光复合制造GH4169合金增材区脆性Laves相的低温固溶处理进行研究,结果表明该低温固溶处理制度通过析出δ相来消耗Laves相中的Nb元素,把连续长条状Laves相“切割”为块状甚至颗粒状,最终再把δ相与Laves相溶解。该低温固溶处理制度可有效地促进Nb元素从枝晶间向扩枝晶干方向扩散,削弱了合金元素尤其是Nb元素在快速凝固过程中的微观偏析现象。最终通过力学性能测试得到经低温固溶处理后激光复合制造GH4169合金的抗拉强度值及其塑性有一定的提高。对基材区等轴晶与增材区柱状晶匹配关系进行研究,结果表明当激光复合制造GH4169合金试样中基材区平均晶粒尺寸较小时（20μm左右）,增材区粗大柱状晶在具有细小等轴晶的基材区上匹配生长需要较大宽度的晶粒过渡区。当激光复合制造GH4169合金试样中基材区平均晶粒尺寸较大时（100～200μm）,等轴晶组织与柱状晶的匹配生长比较容易,晶粒过渡区小,甚至个别晶粒内看不到明显的过渡区存在,直接在粗大的等轴晶组织上外延生长柱状晶组织。对不同晶粒尺寸的基材得到的激光复合制造整体件进行力学性能测试发现,基材区平均晶粒尺寸在17.48μm与124.88μm之间时,拉伸试样的断裂位置基本上都在靠增材区一侧,但当基材区平均晶粒尺寸达到182.59μm～196.07μm时断裂发生在基材区,同时还发现低温固溶处理后的激光复合制造整体件基材区晶粒尺寸基本上没有明显粗化现象。随着基材区平均晶粒尺寸不断增加,激光复合制造整体件抗拉强度值呈明显上升趋势,塑性急剧下降。实验得出具有不同晶粒形态的双晶组织在不同部位力学性能也不一致,之后采用分子动力学方法对双晶组织的高温拉伸性能及晶体结构变化等进行进一步研究。结果显示由于柱状晶与等轴晶组织晶粒形态差异较大,在低温拉伸作用下,结合界面处呈弱结合,界面处易产生孔洞。当拉伸温度在700K～1100K范围内,模型中大量有序的FCC原子转化为无序的Other原子,材料非晶化程度严重,界面原子掺杂现象明显,使得界面不易产生孔洞。