航空航天产品需要长寿命、高可靠性,又要满足高强度和轻量化的需求,往往结构比较复杂,对金属合金材料加工技术要求也很高。激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)直接熔化成形复杂结构金属零件,制造速度快,产品开发周期小,适合航空航天领域中镍基高温合金的直接制造。本文以镍基高温合金——Ni 625为研究材料,主要研究了:(1)SLM成形Ni 625工艺优化,获得最优工艺窗口:激光功率P=150w、扫描速度V=500mm/s、扫描间距D=0.07mm,激光线能量密度E=267.85 J/mm3,获得制件相对致密度99.4%。拟合出激光能量密度和块体致密度两者之间数学关系,通过极差分析可知扫描速度对相对致密度的影响更大。(2)SLM成形Ni 625合金微裂纹特征、产生原因及抑制工艺。结果表明,SLM成形的Ni 625合金易形成微裂纹,裂纹长度最大约100 um。在SLM过程中,快速凝固导致Nb、Mo元素产生局部偏析,形成(γ+Laves)共晶。同时由于高温度梯度造成应力,在脆性相Laves周围形成应力集中,导致沿晶开裂。残余应力测试表明基板预热有效降低残余应力,利于抑制裂纹产生和扩展,随着预热温度的升高,裂纹数量逐渐减少,300℃预热时裂纹数量最少。(3)SLM成形Ni 625合金为微宏观性能。SLM成形Ni 625合金组织为细长柱状晶,不同成形面表现出不同的微观组织特征:竖直截面为柱状组织,水平截面为胞状组织,平均尺寸在0.5um左右。分析认为,冷却速度及温度梯度都比较大,结晶主干彼此平行沿着热量散失的反方向生长,侧向生长完全被抑制,最终形成了穿越层层边界的柱状晶。XRD相分析表明,SLM成形的Ni 625合金由γ基体和脆性Laves相构成。研究合金拉伸性能、各向异性等宏观力学性能。拉伸性能体现出高强度低塑性的特点,室温拉伸强度(936.34MPa)超过同质退火态锻件标准(827MPa),但是延伸率(7.22%),远低于锻件标准(30%)。随着预热温度的上升,拉伸力学性能有提高趋势。预热300℃性能均达到最好:拉伸强度相对常温时提高近21.2%,延伸率提高近33.6%。结果证明,基板预热是提高力学性能的有效途径。另外研究力学各向异性问题,拉伸强度沿水平方向高于沿竖直方向约5.2%,延伸率高约4.3%。分析认为,层间边界是SLM沉积过程中的性能弱区,容易产生裂纹,裂纹沿层层边界进行扩展,这是导致沿竖直方向拉伸样力学性能较差的主要原因。综上所述,本研究以Ni 625合金为成形材料,优化成形工艺参数、分析宏微观性能,并通过预热工艺消除缺陷,提高性能。研究结果为SLM成形高温合金零件实践应用提供良好的思路和建议。