在对有裂纹缺陷的涡轮叶片进行激光修复时,由于激光热源的能量密度高度集中,温度梯度很大,导致修复部位的应力应变场变化剧烈,而用实验的手段对激光修复过程中的传热和应力应变场的变化进行研究还存在很大的困难。本文针对镍基合金涡轮导向器叶片常用材料K24,用数值模拟的方法对激光重熔修复过程中的温度场、应力和变形的产生和分布规律进行了计算和分析。针对涡轮导向器叶片在使用中容易出现的裂纹缺陷形式,拟定了激光热导与深熔重熔技术进行修复的工艺方法,并对修复工艺进行初步的工艺试验。详细分析了激光重熔技术的热源与材料作用的物理机制与传热机制,为模型的建立提供理论基础。根据激光重熔过程热导传热与深熔传热的特点,考虑熔池与等离子体的作用特征,分别建立了热导型和深熔型的热源模型和温度场计算模型,利用有限元软件ANSYS对两种热源重熔过程的温度场分布规律进行了模拟计算,通过与实际熔池截面形状的比较,验证了模型的可靠性。温度场计算的结果表明,激光重熔过程中的温度梯度非常大,在工件的上表面,热导重熔的温度梯度大约为400℃/mm;而深熔重熔的温度梯度则高达约2800℃/mm以上。在温度场的模型基础上,建立了应力应变场的有限元计算模型,在温度模拟计算了不同热源作用下的激光重熔过程应力应变的变化过程与残余应力分布特点,通过对工件变形量的测量验证了模型的可靠性。热导重熔之后工件的残余应力和变形水平均高于深熔重熔。采用预热方法可以减缓应力的变化幅度和增长速度,并且对重熔区的塑性应变有较大影响,当预热温度上升到500℃时,等效塑性应变比不预热时减小约30%。对于同样的裂纹形式,选择不同的重熔路径对残余应力的分布有较大影响。