镍基高温合金因其在高温下仍然保持出色的力学性能,在航空航天、高性能涡轮等领域有着广泛的应用。然而定向能量沉积制备的镍基高温合金属于典型的难加工金属材料,目前对定向能量沉积制备镍基高温合金的力学性能、铣削性能的调控研究较少,因此本文主要开展定向能量沉积制备镍基高温合金的力学性能、铣削性能相关研究。通过模拟软件研究定向能量沉积镍基高温合金增材制造过程机理和其铣削过程机理。开展定向能量沉积镍基高温合金增材制造工艺参数实验研究,评估增材制造镍基高温合金的微观结构和力学性能,分析定向能量沉积镍基高温合金和普通锻造镍基高温合金的性能差异,评估镍基高温合金的减材铣削加工性能。基于本文的实验研究,有利于通过控制工艺参数实现对镍基高温合金力学性能和铣削性能的精准控制,延长后续机加工刀具寿命,有利于定向能量沉积镍基高温合金的进一步应用。本文开展的研究工作如下:开展定向能量沉积镍基高温合金增材制造和减材制造模拟研究。基于ANSYS Workbench建立镍基高温合金单道和多道增材制造仿真模型,通过模拟软件计算不同扫描速度、扫描间距、层厚增材工艺条件下增材制造镍基高温合金构件的变形量和残余应力,分析了最大变形产生的位置和残余应力的分布情况。开展定向能量沉积镍基高温合金减材切削加工模拟研究,模型依据增材成形实验获得的镍基高温合金微观结构（等轴晶和柱状晶不均结构）进行假设。结果表明,单道沉积层高度随激光功率的增大而降低、随扫描速度的增大而增大,单道沉积层宽度随激光功率的增大而增大、随扫描速度的增大变化不明显,模拟数据与实验数据误差较小,单道沉积层模型可信度高;多道沉积层的最大残余应力位于沉积层与基板的结合部和基板四个顶角,多道沉积层的残余应力随扫描速度增大而增大、随层厚增大而减小、随扫描速度增大先增大后减小。由于微观结构的不同,增材制造镍基高温合金与普通锻造镍基高温合金的减材切削的已加工表面形貌区别明显,其柱状晶附近的等轴晶区会产生明显的塑性变形,且柱状晶附近的等轴晶区产生了较大的残余应力,减材切削等轴晶区的切削力较大,切削柱状晶区切削力小一些;增材制造镍基高温合金及锻造镍基高温合金的切削力随切削速度的增大而增大,在相同的切削速度下,增材制造获得的镍基高温合金的减材加工切削力更大。开展定向能量沉积工艺参数对镍基高温合金微观结构、力学性能影响研究。分析激光工艺参数对定向能量沉积镍基高温合金微观结构、力学性能的影响机理。通过单因素试验法探究激光功率、扫描速度、扫描间距、层厚、成形方向五个激光工艺参数对定向能量沉积制备镍基高温合金微观结构、力学性能的影响规律。对比定向能量沉积获得镍基高温合金和普通锻造镍基高温合金的力学性能。结果表明,激光工艺参数以激光能量密度的形式影响镍基高温合金的微观结构,随着激光能量密度的增大,冷却速度G×R降低,晶粒生长时间延长,各向异性的柱状晶沿沉积方向持续生长,晶粒尺寸增大,从而使抗拉强度、硬度等力学性能降低,沿沉积方向塑性提高;五个激光工艺参数中,激光功率、成形方向对定向能量沉积镍基高温合金的力学性能影响显著,扫描速度、扫描间距、层厚对力学性能的影响较小;定向能量沉积镍基高温合金的抗拉强度和硬度随激光功率的增大而减小、随扫描速度的增大先增大后减小、随扫描间距的增大先增大后减小、随层厚的增大先增大后减小、随成形角的增大先减小后增大,定向能量沉积镍基高温合金的塑性随激光功率的增大而减小、随扫描速度的增大先增大后减小、随扫描间距的增大先增大后减小、随层厚的增大先减小后增大、随成形角的增大而减小;定向能量沉积获得的镍基高温合金微观组织中存在大量的Laves相偏析,使其硬度增大、塑性降低;与普通锻造镍基高温合金相比,定向能量沉积获得的镍基高温合金抗拉强度降低7.64%,硬度提高23.55%,塑性降低,因此定向能量沉积工艺制备镍基高温合金既可以保证力学性能又可以保证加工效率。开展定向能量沉积工艺参数对镍基高温合金减材铣削性能影响研究。分析激光工艺参数对定向能量沉积镍基高温合金铣削力、铣削温度、已加工表面质量、切削形态的影响机理。通过单因素试验法探究激光功率、扫描速度、扫描间距、层厚、成形方向五个激光工艺参数对定向能量沉积制备镍基高温合金铣削力、铣削温度、已加工表面质量、切削形态的影响规律。基于定向能量沉积镍基高温合金的增材制造过程和减材铣削相关研究,采用增减材复合制造方法加工镍基高温合金汽车双叉臂悬架下摆臂安装叉架。结果表明,铣削力随激光功率的增大而减小,随扫描速度、扫描间距、层厚的增大而增大,成形角为90°时的铣削力大于成形角为0°时的铣削力;铣削温度随激光功率的增大而减小,随扫描速度、扫描间距、层厚的增大而先增大后减小,成形角为90°时的铣削温度大于成形角为0°时的铣削力;已加工表面粗糙度随激光功率的增大而减小,随扫描速度、层厚、扫描间距的增大而增大,成形角为90°时的已加工表面粗糙度大于成形角为0°时的铣削力;和锻造镍基高温合金相比,定向能量沉积获得的镍基高温合金铣削力更大、铣削温度更高、刀具磨损更快,但已加工表面粗糙度较低,说明定向能量沉积获得的镍基高温合金更难加工,这是因为存在较多偏析的Laves相使硬度增大、塑性降低;通过增减材复合制造加工的镍基高温合金汽车双叉臂悬架下摆臂安装叉架零件满足使用要求,零件具有较好的尺寸精度和表面质量。