再制造工程通过对局部损伤的零件采用先进的表面工程技术等手段进行修复和强化,从而使零件继续使用,以延长难制造、高价值零件的使用寿命,是实现循环经济“减量化、再利用、资源化”的重要途径。电子束熔丝沉积技术因其高的能量密度和沉积效率、成本低廉的熔覆丝材及真空的加工环境等特点,已成为一种新兴的再制造技术。电子束熔丝沉积涂层的晶粒细小、生长取向良好,具有优异的表面综合性能和良好的冶金结合,可实现对高精密复杂零部件的修复和强化,在燃气轮机和航空发动机涡轮叶片等零件的再制造方面具有巨大的潜力和广阔的应用前景。Inconel 718合金是一种添加了Nb元素的沉淀硬化型镍基高温合金,在-253～650℃范围内具有优异的耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、抗疲劳性能及良好的焊接性能,是一种优异的再制造修复材料。本文以Inconel 718合金为熔覆丝材,采用电子束熔丝沉积技术制备了镍基高温合金涂层,并对沉积涂层的制备工艺、组织结构和性能进行了相关研究。首先,通过调整电子束流、送丝速度、移动速度等工艺参数,探究了不同工艺参数对熔覆层成形质量的影响规律,寻找出制备涂层的最佳工艺参数;然后,利用优化后的工艺制备了成形质量良好、无缺陷、与基体结合良好的Inconel 718合金涂层,研究了涂层的组织形貌、析出相、硬度和摩擦磨损性能,并揭示了热输入对涂层的组织和性能的影响规律;最后,对沉积涂层进行了三种不同的热处理,分析了热处理后涂层的组织演变、析出相、硬度和摩擦磨损性能,并探讨了不同热处理工艺与涂层的组织和性能之间的关系。结果表明:(1)电子束熔丝沉积Inconel 718合金涂层的最佳工艺参数为电子束流10 m A、送丝速度350 mm/min、移动速度300 mm/min。研究发现,送丝速度的大小主要决定了熔覆层的厚度,而束流和移动速度的大小主要影响熔覆层的稀释率和形状系数。束流越大、移动速度越小,熔覆层的稀释率和形状系数越大,反之亦然;(2)熔覆层的横截面可分为三个区域:熔覆区(CZ)、熔融区(FZ)和热影响区(HAZ),熔覆区形成等轴树枝晶和圆形的Laves相,而熔融区形成柱状树枝晶和长链状的Laves相。随着束流的增大、移动速度的减小,熔覆区和熔融区的枝晶组织和Laves相都会变粗大,反之亦然。熔覆层的硬度值随着距表面深度的增加而降低,熔覆区的平均硬度大于熔融区的平均硬度,随着束流的增大、移动速度的减小,熔覆层的硬度和耐磨性均有所降低;(3)热处理对熔覆层的组织性能具有重要的影响。经过直接双时效处理后,发现熔覆层的组织形貌与沉积态差异不明显,其对Laves相的消除作用不大;经过980℃固溶+时效处理后,熔覆层的枝晶组织明显细化且部分Laves相溶解,Laves相的含量有所减少;经过标准热处理后,熔覆层内发生了完全再结晶且Laves相基本完全溶解,大量Nb元素重熔入γ奥氏体中。热处理对熔覆层的硬度和耐磨性有提高作用,其中标准热处理和980℃固溶+时效处理的提高程度较为显著。