IN718镍基高温合金因其耐高温、耐氧化以及良好的高温力学性能在化工机械、冶金等领域得到大力推广。高温合金零件制造成本高昂,因此周期性的检查与修复成为延长其服役寿命的必备措施。激光熔覆技术因热输入量低、变形小以及可与基体形成良好冶金结合,在解决高附加值零件的修复问题上表现出良好的应用前景。鉴于此,本文结合高温失效零件的熔覆性能要求,研究不同工艺参数下,以2Cr25Ni20奥氏体不锈钢为基材的表面激光熔覆IN718镍基高温合金的熔覆层性能影响规律;提出激光熔覆IN718镍基高温合金工艺优化方法,发现不同熔覆策略下的熔覆层微观组织演变规律;指出IN718镍基高温合金熔覆层性能调控策略,提出多层堆积熔覆层裂纹预测和抑制的方法。该研究为激光熔覆IN718镍基高温合金提供理论基础,可促进高温工况下高附加值零件激光熔覆技术的发展,在服务区域经济绿色制造方面具有重要意义。全文研究工作主要包括以下几个部分:1.开展激光熔覆IN718镍基高温合金工艺研究。结合高温失效零件的熔覆性能要求的提出,分析了IN718镍基高温合金成形特性,研究了激光功率、扫描速度、送粉量、光斑直径和基材不同温度对熔覆层硬度、磨损量和摩擦系数的影响规律,从而得到工艺参数的优化协调关系。研究结果表明,显微硬度的变化受基材温度影响较大,激光功率和扫描速度在提高熔覆层显微硬度方面占主导地位;对于磨损性能而言,基材温度的变化对摩擦系数的影响占主导地位,激光功率和扫描速度对减小磨损率也占主导地位。建立了同轴送粉激光熔覆IN718镍基高温合金的三维瞬态模型,通过热平衡原理推导出简化的熔覆层几何形貌与工艺参数的关系式,以现有实验设备测得的有效粉末利用率为基本参数,获得了工艺参数与几何形貌之间的变化规律,通过数值模拟结合四因素四水平正交实验以及各工艺参数对性能影响的结果进行工艺优化,得到最佳工艺参数为激光功率1400 W、扫描速度10 mm/s、送粉量1.8 r/min和光斑直径2 mm。上述研究为后续不同熔覆策略的组织演变规律研究提供实验依据。2.开展激光熔覆IN718镍基高温合金熔覆层组织演变规律的研究。研究了不同工艺参数下激光熔覆IN718镍基高温合金熔覆层微观组织演变规律,揭示了激光功率、扫描速度、送粉量以及光斑直径的改变与熔覆层成型系数和显微组织缺陷之间的影响规律。在20%-50%搭接率实验中得到,随着搭接率的增大,熔覆层表面平整度得到提高,Laves相中Nb元素的含量由10.77%降至8.45%。说明实验范围内,搭接率的增大可以改善熔覆层中Nb元素的偏聚。在基材温度不同的多道熔覆实验中,采用SEM、EDS和XRD等测试手段进行晶粒尺寸、元素分布和物相分析,发现基材加热200℃的熔覆层表层晶粒尺寸最小、界面区域Fe、Cr、Ni、Nb四种元素分布最为均匀,但是四组实验的物相对比发现并没有产生新的物相,说明该工艺条件下力学性能的提升是因为晶粒细化、元素分布均匀所致。在曲面的熔覆层微观组织变化规律研究中发现,空间夹角控制在0-15°时,控斑效果最优,熔覆层枝晶尺寸较为均匀,枝晶间距在10-15μm之间;增大激光空间夹角时,在熔覆层组织中发现裂纹、气孔以及未熔颗粒等缺陷。在裂纹演变规律研究中发现,激光熔覆IN718镍基高温合金熔覆层析出相为Laves相和少量碳化物,经过二值化处理,计算得到熔覆层底部、中部和顶部的Laves相体积含量分别为4.50%、15.15%和6.40%,即熔覆层中部易产生裂纹。另外,发现冷却速率与IN718镍基高温合金熔覆层的元素偏析和低熔点共晶Laves的形成直接相关,Nb元素的偏析与冷却速率呈负相关。上述研究为后续性能调控提供理论基础。3.开展激光熔覆IN718镍基高温合金熔覆层性能调控研究。针对高温失效零件的激光熔覆IN718镍基高温合金的熔覆层性能提升问题,以激光重熔功率、超声功率以及热处理的时效机制为变量对激光重熔法、超声振动法和热处理法辅助进行熔覆层性能调控研究。研究结果表明,通过650℃条件下的高温拉伸实验,得到激光重熔法调控的熔覆样件的高温抗拉强度最优,其抗拉强度为720.96 Mpa;通过常温磨损实验发现,激光重熔法调控的样件耐磨率最低,为2.2013×10-6g·N-1·m-1,通过数值计算评价了三种方法的调控能力,优选激光重熔法。搭建了BP神经网络拓扑训练结构,以工艺参数（激光功率、扫描速度、搭接率）为输入,以视觉追踪技术获得的熔覆层表面裂纹指数为输出,并训练经正交熔覆实验获得样本数据,以确定工艺参数与熔覆层表面裂纹指数之间的映射关系。研究结果表明,采用遗传算法（GA）优化得到的BP神经网络算法对预测IN718镍基高温合金熔覆层裂纹的预测精度提高超过3倍。基于以上研究,采用激光重熔结合基材预热200℃的复合工艺可有效抑制激光熔覆IN718镍基高温合金多层堆积的熔覆层裂纹,为高温失效零件激光熔覆IN718镍基高温合金熔覆层性能调控提供有效技术支持。