高速发展的航空技术对大推力涡轮发动机的性能要求在不断的提高,这就要求发动机叶片材料具有更加优良的综合性能。对比Ni基高温合金,Nb-Si基超高温合金具有更高的熔点和更低的密度而成为新一代的重要备选合金,但其力学性能的不平衡以及抗氧化性能的不足成为了制约Nb-Si基超高温合金应用的主要障碍。激光熔凝能够在合金表面形成的组织细小的重熔层,改变合金中元素的扩散方式,促使形成保护性的氧化膜。同时,微观组织的细化还可以改善氧化膜的粘附性。基于此,本文对Nb-Ti-Si-B合金和Nb-Ti-Si-Al合金进行了激光熔凝处理,进行了Nb-Si合金的激光熔凝组织形成规律研究;同时,对比分析了铸态Nb-Si合金及激光熔凝Nb-Si合金的氧化机制。首先对Nb-Si合金的激光熔凝过程进行有限元模拟,发现随着激光功率的增大、激光扫描速率的减小,熔池的熔深、熔宽、熔长和长宽比增大;当激光功率密度范围为56～75W/mm²时,有望得到稳定的熔池和良好的表面熔凝质量。基于熔池的温度场模拟结果和Nb-22Ti-14Si-4.5B合金的激光熔凝预实验结果,确定了其他Nb-Ti-Si-B合金的激光熔凝功率和扫描速率。采用激光功率为900W、扫描速率为6mm/s、光斑直径为2mm的工艺对Nb-18Ti-14Si、Nb-18Ti-14Si-4.5B和Nb-18Ti-17Si-4.5B合金进行激光熔凝处理。激光熔凝后,合金中的显微组织发生明显的细化。Nb-18Ti-14Si合金熔凝区中组织为Nbss+Nb₃Si共晶;Nb-18Ti-14Si-4.5B合金和Nb-18Ti-17Si-4.5B合金熔凝区的组织均为Nbss+α-Nb₅Si₃共晶;Nb-18Ti-17Si-4.5B合金的熔凝共晶组织中具有更高含量的硅化物。对Nb-18Ti-14Si、Nb-18Ti-14Si-4.5B和Nb-18Ti-17Si-4.5B合金进行了850°C/3h的氧化实验,对比了每个合金铸态的及激光熔凝后的抗氧性能。铸态Nb-18Ti-14Si-4.5B合金具有最佳的抗氧化性能,其氧化膜仍然完整,这和其Nbss+T2（α-Nb₅Si₃）共晶组织有关,该合金中不存在初生的Nbss或T2相。Nb-18Ti-14Si、Nb-18Ti-14Si-4.5B和Nb-18Ti-17Si-4.5B合金熔凝区的氧化膜平整致密,未发生剥落,这与激光熔凝使得晶粒细化有关。对于Nb-18Ti-14Si-9Al合金,进行了扫描速率分别为6mm/s和8mm/s、激光功率分别为800W和1000W的熔凝实验。不同工艺下,Nb-18Ti-14Si-9Al合金熔凝区的显微组织都是由细小的Nbss+T2共晶胞组成。但激光工艺参数影响熔凝区共晶胞的细化程度。随着扫描速率的增大或者功率的减小,共晶胞的尺寸随之减小。当功率为800W、扫描速度为8mm/s时,熔凝中心区域Nbss+T2共晶最小的平均尺寸为4.77μm。Nb-18Ti-14Si-9Al合金在850°C下氧化3h后,基体区形成以Ti₂Nb₁₀O₂₉为主的氧化膜,氧化膜中存在裂纹与孔洞。合金熔凝后氧化膜相对较薄,氧化膜沿袭了熔凝区的共晶组织特征,氧化膜中有少量的孔隙出现。熔凝后内氧化区中的氧含量低于基体内氧化区中的氧含量。经过3h+5h+5h共13h的氧化后,熔凝区氧化膜仍然致密完整,未出现裂纹与孔洞。从微观组织分析来看,Nb-18Ti-14Si-9Al合金熔凝后有望在更长的时间保持良好的抗氧化性能。这与细化熔凝共晶组织加速了元素扩散、缩短了氧化物的横向生长距离等因素有关。