伴随现代工业的快速高质量发展,高推重比发动机及高温核反应器中复杂结构热端部件对Inconel 718高温合金的性能要求愈加苛刻。然而传统工艺存在模具制造成本高、成型周期长、工序复杂等不足,一定程度上也限制镍基高温合金的工业化应用。本文以Inconel 718及WC/Inconel 718复合材料体系,结合实验研究与理论分析,研究选区激光熔化成形Inconel 718高温合金致密化、道/道及层/层间热质传输行为、冶金缺陷形成及演变、显微组织及力学性能调控的工艺影响机制。在此基础上,探索材料组分、激光成形工艺等主导因素对选区激光熔化成形WC/Inconel 718复合材料的铺粉质量、显微组织特征、增强相可控生长、力学性能及高温抗氧化性能的影响机制,为高性能镍基高温合金构件的制造提供理论基础和科学依据。构建了高能激光束与Inconel 718交互作用介观尺度物理模型,研究了成形工艺对Inconel718高温合金选区激光熔化成形过程中熔池内介观尺度孔隙运动、致密化的影响规律,发现激光功率增加易增强熔池内热对流,有助于孔隙逃离熔池,进而提高致密度。研究扫描间距对成形过程中道/道间热质传输能力的影响规律,发现呈层流特征的道/道热质传输能促进高温熔体在熔池内能均匀润湿两侧,驱赶熔池及粉体颗粒间隙中的孔隙,从而提升高温合金致密度。基于熔池深度及层间热质传输能力的激光成形工艺特性分析,发现较大激光功率能加剧层间热质传输,有助于孔隙逃离熔池,有效避免层间缺陷,形成良好的层间冶金结合。研究层间旋转扫描策略、岛状/层间旋转复合扫描策略对高温合金的致密化、显微组织及力学性能影响规律,发现层间旋转扫描角度的增加降低了固/液界面的冷却速率,促进显微组织由柱状晶向胞晶的转变,而岛状/层间旋转复合扫描策略进一步减弱SLM成形过程中热积累效应,降低残余应力,显微组织以胞状组织占主导地位,其高温合金抗拉强度可达1155.6 MPa。构建了WC/Inconel 718复合材料介观尺度离散物理模型,研究粉体平均粒径对WC/Inconel718复合材料铺粉过程中粉体颗粒运动、堆垛及铺粉质量及熔池热力学行为、成形质量的工艺影响规律,揭示了粉体材料-铺粉工艺-成形质量间的内在影响机制。粉体平均粒径过小（d50<25μm）会因颗粒间范德华力作用而团聚,残留的空隙极易被熔体拖拽进熔池,加剧熔池内熔体的扰动和孔隙的形成;而粉体平均粒径过大（d50>25μm）时,粉体自身重力占主导优势,消除颗粒间团聚,但粉体颗粒在粉床中呈离散分布,熔池内熔体无法充分铺展和填充粉床中空隙,导致复合材料冶金缺陷的形成。研究WC与Inconel 718异质相界面热力学行为及增强相碎化特征的工艺影响规律,揭示增强相的碎化的工艺影响机制。当激光线能量密度较低时,增强相WC呈溶解-扩散-碎化机制;而激光线能量密度较高时,呈碎化-溶解-扩散机制。研究WC与Inconel718异质相界面的组分传输行为、显微组织生长的工艺影响规律,发现了所成形镍基高温合金复合材料具有多相（Ni2W4C、（Nb,M）C、WC）复合增强现象,其中熔池热力学行为直接影响Ni2W4C的生长,（Nb,M）C原位相的生长主要以形核和生长因素主导,揭示激光选区熔化成形复相增强镍基高温合金复合材料显微组织演变及其热力学调控机制。研究了WC含量对复合材料力学性能的影响规律,发现WC含量增加可以提高复合材料的抗拉强度,但也易引起显微组织的不均匀和复合材料致密度的降低。当WC含量为15 wt.%时,复合材料的抗拉强度可达1399.3 MPa,延伸率为22.2%。研究了WC含量对复合材料的高温抗氧化行为的影响规律,从动力学与热力学角度揭示复合材料的高温抗氧化机理。发现WC/Inconel 718复合材料经850℃高温氧化100 h后表面形成的氧化膜主要以R-Ti O2、Cr2O3、Ni Fe2O4及Cr2Ni O4氧化产物为主的外氧化层和以Cr WO4为主的内氧化区构成。因WC在高能激光束作用下溶解,外扩散能力较强的W元素在界面处富集,形成内氧化区。复合材料的高温抗氧化遵循氧化动力学方程tkwp=?2,WC含量为15 wt.%的WC/Inconel 718复合材料具有较佳的高温抗氧化性能,在850℃下高温氧化100 h的氧化增重仅为0.44 mg/cm2。