镍基单晶高温合金叶片的表面缺陷维修是其制造再延寿的关键,与此相关的修复机理也是材料物理与化学学科的热点研究问题。目前,最为有效的修复方法就是利用激光熔覆技术进行修复。良好的修复要求激光熔覆部位的晶向与基体保持一致,即具有良好的单晶性。已有研究表明,激光参数、晶界角及基体取向都有可能对单晶性产生作用,但是它们之间的相互影响以及对单晶性的作用方面的研究还很有限,特别对于我国自主研发的镍基单晶高温合金材料的研究更是鲜有报道。本文主要针对以上问题,采用激光熔凝方法以及激光熔覆修复方法,结合理论模型计算,以我国自主研发的DD系列镍基高温合金为研究对象,探索各项修复参数对激光外延生长修复组织的影响机制,研究不同晶界角数值大小对凝固裂纹的影响作用,寻找国产镍基单晶高温合金的临界晶界角数值范围。取得的研究成果如下:1、研究了DD6镍基单晶高温合金的晶界角数值对凝固裂纹的影响机制。发现当晶界角数值较小时,凝固裂纹不易出现;随着晶界角数值的增大超过临界晶界角时,凝固裂纹形成;确定了DD6合金的临界晶界角数值为16°。凝固裂纹产生的机理在于,随着晶界角数值的增加,液膜趋向于延伸到一个更低的温度区,最终诱发凝固裂纹的出现。2、研究了激光功率、扫描速度、单层修复高度及搭接率对激光熔覆修复过程中单晶组织的作用规律。发现激光功率和扫描速度数值大小对激光熔池内部杂晶形成能力起主要影响作用,随着激光功率和扫描速度的增加,激光熔覆外延生长组织的CET转变能力会变强,杂晶形成的能力增加,单晶性越难以保证;单层修复高度数值对消除激光外延生长组织内部的杂晶起主要作用,此外对修复效率的高低也起到很大的影响作用。单层修复高度数值太大,使得激光外延生长组织内部杂晶形成能力最强的区域被保留下来,最终诱发杂晶的出现,破坏外延生长组织的单晶性;搭接率对多道多层激光熔覆修复进程的修复组织内部的缩孔形成能力起到最主要的影响作用,随着搭接率数值的增加外延生长修复组织当中的缩孔形成能力先减小后增大。3、研究了不同基体晶向对激光熔覆外延生长组织内部杂晶形成能力的影响作用。发现在初始基体(001)/[100]上进行修复操作时,在晶区交界[001]/[100]处易产生杂晶,杂晶主要从晶区交界处向[100]晶区生长,进而在[100]晶区内形成大量杂晶,严重破坏了外延生长修复组织的单晶性;当在初始基体(101)/[10?]上进行修复操作时,外延生长修复组织熔池内部[100]晶区消失,晶区交界[001]/[100]也随之消失,因此杂晶形成能力大大降低。4、研究了不同基体晶向对单层修复高度(熔覆步长)的影响规律。发现基体(101)/[10?]相比于基体(001)/[100]可以采用更大的单层修复高度数值,这是因为修复过程中单层修复高度数值的大小是由前一层熔覆外延生长组织中的[001]/[100]晶区交界在熔池内所处的位置决定的。单层修复高度必须低于[001]/[100]晶区交界在熔池当中所处的位置以降低杂晶形成能力。基体绕[010]轴旋转,可以使得[001]/[100]晶区交界在熔池当中的位置向熔池顶部不断提升直至消失,此时可以采取最大单层修复高度数值。