航空发动机单晶叶片修复可以延长叶片的使用寿命,具有重要的经济价值。在激光熔覆过程中控制枝晶定向生长是单晶叶片修复中的重点。本文的主要目的是研究激光熔覆过程中的枝晶生长行为,获得单晶枝晶外延生长的条件。本文以DD5和DD6单晶作为研究对象,通过激光重熔和激光熔覆两种激光加工方式,研究工艺参数对枝晶生长的影响,并获得合适的工艺参数范围。在此基础上,对不同取向和形状的单晶DD6母材进行激光熔覆,通过金相分析以及电子背散射衍射(EBSD)对试样进行研究。主要结论如下:单晶熔覆层的枝晶生长和取向与母材取向有关。熔池内不同区域的温度梯度方向与最优生长方向均有一个夹角值,单晶熔覆层内枝晶倾向于沿着所有夹角中最小值对应的最优生长方向进行生长。当激光扫描方向垂直于最优生长方向时,熔覆层取向与母材取向一致。在熔覆层纵截面平面内,竖直方向与最优生长方向存在较大偏差时,杂晶倾向大。在[001]取向单晶合金的坡口进行激光修复过程中,坡口角度不影响定向枝晶沿最优生长方向生长,也不影响熔覆区域的取向与母材一致。但坡口角度越大,侧壁处的杂晶倾向越大。对单晶叶片叶根进行激光修复过程中,拐角处激光熔池枝晶生长方向不定,减小热输入有利于减小这部分区域面积。EBSD结果显示两种最优生长方向的影响导致大量取向偏离的产生,但凝固区域的取向与母材的取向保持一致。母材γ′相(Ni3(Al,Ti))为方形,通过SEM照片发现多层多道修复区域的热影响区的部分γ′相出现边界模糊,没有固定形状,在多次热循环作用下发生了固溶。TEM结果表明了DD6激光凝固组织中γ′相呈现方形且大量分布,尺寸范围为20~40nm。