蠕墨铸铁具有优良的导热性、减震性、抗热疲劳性和铸造性能,成为制造新一代高性能发动机缸体、缸盖等重大装备核心构件的理想材料,但传统翻砂铸造工艺成形的蠕墨铸铁构件精度低、周期长,且铸造工艺难以在同一铸件的不同部位形成具有材料梯度和特定性能的功能结构,在构件遭受氧化烧蚀、冲击磨损等极端作用时,易发生疲劳损伤,导致装备失效。激光熔覆立体成形技术为高性能金属零部件快速开发提供了新的技术手段,但大型复杂蠕铁构件整体增材制造,难以兼顾高效率和低成本。针对上述问题,本文提出了高性能蠕铁件激光熔覆一体化成形方法,该方法以数字化无模铸造技术获得高精度、低成本蠕墨铸件基体,通过激光熔覆立体成形技术在铸件基体上进行高性能合金结构或功能特征的增材制造,实现了“等材-增材”成形工艺的有机融合,为高性能蠕铁件的高效率低成本一体化制造提供了新的思路。针对成形过程中的工艺耦合与形性控制等关键问题,以RuT450铸件基体上激光熔覆成形镍-钴合金功能结构为研究对象,开展如下研究:开展了高性能蠕铁件激光熔覆一体化成形基础理论和一体化成形过程数学表征研究,建立了一体化成形工艺的几何模型、热力学模型以及RuT450铸件基体本构模型;对耦合工艺界面的温度场、应力场分布及其影响规律进行了数值模拟仿真,分析了 RuT450基体与镍基、钴基合金材料的相容性,优选出激光比能的理论范围为（4.44～7.11）× 107 J/m2,为后续工艺试验和关键问题研究提供了理论支撑。进行了一体化成形关键影响因素及作用机理研究,分析了 RuT450铸件组织、激光工艺参数、熔覆粉末热物性等对工艺耦合界面冶金结合性能的影响规律,发现铸件基体中石墨形态是引发冶金缺陷的主要因素,在铸件表面去除1.1 mm左右,可获得较理想的基体组织和蠕墨状态;镍基合金粉末与RuT450的冶金结合性能优于钴基粉末,通过镍-钴梯度设计可降低熔覆层的热应力,成形构件表面硬度可提升至410-420 HV左右。针对一体化成形工艺耦合界面冶金缺陷调控,分析了界面缺陷的主要形式与分布规律,探究了气孔、裂纹等典型缺陷的形成机理,提出了调控镍基合金粉末成分与RuT450基体冶金反应生成因瓦合金以抑制裂纹缺陷的方法,通过在镍基合金粉末中加入与C、O亲和力大的Al、Ti、Nb等元素抑制了气孔缺陷。控制粉末中Fe含量在37.95%左右、Ni含量在45%左右,激光比能为6.19× 107 J/m2时,熔覆层基相中形成了具有低膨胀性的因瓦标准相（Fe0.64Ni0.36）,大幅降低了熔覆层的热线膨胀系数,减小了熔覆层热应力,实现了对气孔和裂纹等缺陷的有效抑制。针对工艺耦合界面组织性能调控,分析了激光比能对界面元素扩散、组织演化及结合界面力学性能的影响规律,阐明了结合界面熔融沉积传质机理,提出了通过无模铸造工艺进行铸件表面组织成分调控以提升界面冶金结合性能的方法,获得了无石墨相的合金层,隔绝了铸件基体中的石墨参与冶金反应形成脆硬的白口组织,实现了无预热状态下工艺耦合界面冶金结合质量与力学性能的进一步提升。基于上述高性能蠕铁件激光熔覆一体化成形理论和工艺试验研究,开展了高性能发动机缸盖一体化成形工艺方法应用验证。在RuT450缸盖铸件基体上实现了 Ni-Co合金结构气门座的一体化成形制造,获得了合格样件,一体化成形结构的表面平均硬度可稳定控制在425 HV左右,相比烧结气门座圈,其硬度提高了 14.9%,验证了激光熔覆一体化成形技术制备的蠕墨铸铁发动机缸盖的可靠性。综上,本文从工艺原理、影响因素及作用机理、缺陷调控、组织性能调控等方面对高性能蠕铁件激光熔覆一体化成形技术进行了深入研究,并在高性能发动机缸盖上进行了验证,充分证明该方法对创新高性能蠕铁件快速制造方式,解决现有大型构件整体增材制造难以兼顾低成本高效率的应用瓶颈问题,具有重大工程意义。