选取激光修复中影响温度的关键因素, 使用ANSYS参数化编程语言APDL对镍基高温合金GH4169激光修复过程进行数值模拟。分析了熔覆层和基体结合区温度场分布特性及凝固特性, 通过研究激光功率、扫描速度、搭接率、送粉率对基体上熔池的形貌尺寸及熔池内熔体的凝固过程的影响, 进行工艺优化, 发现熔池深宽比为1:5时对应较好的工艺参数, 搭接率为40%时获得良好的熔池内微观组织。并使用优化了的工艺参数对GH4169基体进行激光修复实验, 金相分析熔池形貌、熔池内微观组织良好, 为实际激光修复提供了一组可行的工艺参数。

利用Marc软件对基于同轴送粉的镍基高温合金GH4169零件表面修复过程进行了数值模拟，通过热机直接耦合分析了不同的修复截面形状对激光熔覆过程中温度场/残余应力场的分布的影响。结果表明，对于单道的激光表面修复，修复截面形状的不同将导致在结合面处的温度场/残余应力场的分布也呈现出不同的特点：直接在平面上修复时，残余应力平行于扫描路径上的分量明显大于其垂直分量；在修复截面为矩形或弧形凹坑时，由于熔覆材料受到凹坑两侧面的约束作用，残余应力垂直于扫描方向的分量相对于平面上直接修复时明显增加，且随着深宽比的增加，垂直分量对平行分量的比值也有进一步增大的趋势，但在同深宽比情况下，弧形凹坑的比值较小。为避免薄壁零件的变形，预处理时宜采用深宽比较小的弧形修复截面。

为了提高激光熔覆修复性能的稳定性，针对GH4169镍基高温合金，从控制稀释率的角度进行了单因素工艺试验。试验结果表明：在一定的参数范围内，稀释率随激光功率的增大而增大，随送粉速率的增大而减小，扫描速度对稀释率的影响不大。为了简化稀释率的研究过程，将激光功率与送粉速率的比值定义为粉末吸热密度，即修复过程中单位质量粉末吸收的激光能量，进一步确立了粉末吸热密度与稀释率的正相关性。运用回归的思想，通过SPSS软件对试验结果进行数据分析，建立了粉末吸热密度与稀释率的关系模型并验证了其准确性，为镍基高温合金激光熔覆修复性能的稳定性研究提供了理论参考与试验支持。