“十三五”规划将实施的100个重大工程及项目中航空发动机及燃气轮机被列为首位,可见其在国家战略产业发展及国家国防安全建设中的重要地位。低油耗,低噪音,高推重比是未来先进航空发动机性能的重要指标,为此,发展高结构效率、轻量化双合金整体叶盘结构是目前的主要发展趋势。激光增材制造技术,具有加工周期短、成形尺寸精度高、绿色环保等一系列特点。实验采用激光预置粉层熔化成形工艺（L-PLM）制备试样。激光成形过程的温度场及熔池热行为对成形材料的微观组织和综合力学性能有重要影响。因此,激光熔化成形镍基高温合金的温度场模拟与组织性能研究及对后续热处理制探究具有重要的研究意义和实用价值。本文采用模拟与实验相结合的方法,利用COMSOL Multiphysics 5.4有限元软件对激光预置粉层熔化成形镍基高温合金过程中的温度场及相关热行为进行研究。利用OM、XRD、SEM、TEM、显微硬度计、万能材料试验机等对L-PLM成形梯度成分试样的组织、晶体结构、相组成、成分、硬度、拉伸性能进行表征分析。并采用热轧态GH4169基板和铸态K417G基板模仿轧制的涡轮盘和叶片,探究在原有涡轮盘和叶片的基础上成型整体叶盘结构的可行性,为进一步使用激光增材制造K417G/GH4169镍基高温合金梯度过渡连接涡轮盘和叶片打下基础。研究结果表明:激光熔化成形过程温度场模拟表明,初始阶段,熔池较小,冷却速在2.6 × 103 K/s左右,温度梯度在4.8 × 105 K/m左右,冷却速率和温度梯度均较大,随着成形层的增加,熔池扩大,熔池内冷却速率减小,温度梯度降低,最后一层的冷却速率为1.3 × 103 K/s左右,熔池温度梯度为2.9 × 105 K/m。总体来说虽然随成形层的增加,使试样表面换热作用增强,但整体的散热方向没变,主要是从上向下,从熔池到基座的单方向散热,具有定向凝固的散热特征。成形材料组织主要以柱状晶为主,局部产生等轴晶。设置三个梯度成分材料即原料粉末中含有30%、50%、70%的K417G（其余成分为GH4169）,经激光预置粉层熔化成形制备的梯度成分材料分别命名为M30、M50、M70。M30梯度成分材料基体为镍基奥氏体γ相,析出物为Laves相和少量MC碳化物。M50、M70梯度成分材料中Laves相开始消失,枝晶间出现了γ’析出强化相。由于有较高的冷却速率和温度梯度,γ’相主要以纳米级球形颗粒形状共格析出。对三个梯度成分材料进行力学性能测试,从M30、M50到M70材料,显微硬度逐渐升高,从184 HV0.2左右升到352 HV0.2,屈服和抗拉强度逐渐升高,延伸率先提高后降低,M50材料延伸率最高达到37.2%。热处理采用1220℃保温1h的高温均匀化材料均匀化效果更好,固溶程度更高。在两种基板上分别成形M70、M50、M30三种梯度成分材料。分析了 K417G铸板上制备试样会在连接处形成裂纹的原因。认为K417G基板受热枝晶间的γ和γ’共晶相液化形成裂纹源,并在成形层中以凝固裂纹的方式扩展。并对在热轧GH4169基板上制备试样在连接处形成一层长大的晶粒层进行探讨,粗化的晶粒层主要由于在原有热轧组织为细小的晶粒,在激光的热输入下不断长大,形成一层长大的晶粒层,而长大的晶粒层的厚度与激光作用在基板上的能量密度有关,激光扫描速度对晶粒长大层的厚度影响最大。