燃气涡轮机热部件的维护、修理和大修（MRO）服务对于提高整个系统的利用率和寿命至关重要[[1], [2], [3], [4]]。为了解决这个问题，热部件的焊接修理不仅是一个实际应用中的研究课题，也是一个理论研究课题，因为它需要克服超级合金的不良焊接性[[5], [6], [7], [8]]。尽管有多种研究尝试焊接修理高级镍基超级合金，但先前开发的先进焊接修理工艺（如弧焊或电子束焊）由于热影响区附近的热裂纹问题，难以应用于热部件（包括涡轮叶片、燃烧室和叶片）[[9], [10], [11]]。与WARP相比，使用镍基超级合金的定向能量沉积（DED）在沉积过程中由于冷却速度快和热影响区减小，避免了热裂纹，因此具有 varios 难点[[12], [13], [14], [15], [16]]。因此，DED已成为修理关键部件的一种有前景的方法，多项研究表明，即使使用定向凝固或单晶镍基超级合金基底，也可行进行部分修理[[17], [18], [19], [20]]。
尽管DED在修理高级镍基超级合金部件方面具有很强的潜力，但从基底到热障涂层（TBC）的整个部件的修理在MRO服务中仍然是一个挑战。通常，TBC在基底和陶瓷顶层之间存在明显的界面，由于这两层之间的热性能差异，在运行过程中会成为分层的位置[21,22]。为了缓解这些问题，通常在基底和陶瓷顶层之间施加一层粘结涂层。NiCr和NiCrAlY因其优异的耐腐蚀性和减少基底-陶瓷界面热膨胀失配的能力而被广泛用作粘结涂层材料[23,24]。通过实施粘结涂层可以增强TBC的粘附强度；然而，基底和粘结涂层之间的界面强度与其他金属-金属粘结界面相比相对较弱[25,26]。这种基底-粘结涂层界面的强度减弱源于TBC的制造方法，因为热喷涂或等离子喷涂工艺在沉积过程中粉末熔化不完全，无法形成强固的粘结。由于当前的TBC在运行过程中容易损坏，因此增强每个区域的界面强度和修理受损的TBC对于维持下一次修理之前的热保护至关重要。
基于这一方案，设计具有连续成分梯度的功能梯度材料（FGM）是制造坚固TBC结构的有效方法，而采用多粉末供给系统的DED在FGM制造中具有显著优势[[27], [28], [29], [30]]。多项研究已经使用DED制造了TBC结构，并证明这种策略可以从基底到陶瓷顶层产生梯度结构[31,32]。然而，这些研究通常使用高度可焊接的镍基超级合金（例如Inconel (IN) 625和NiCr）和陶瓷材料进行，因此难以评估基底和粘结涂层之间界面的化学转变效应。此外，以前关于功能梯度镍基超级合金的研究主要是为了平衡性能和成本。因此，主要研究了沉淀强化的镍基超级合金组合，如IN718/René41和René40/René81[33,34]。与这些先前的工作相比，NiCr基粘结涂层层与高级镍基超级合金基底之间的混合改变了界面区域的化学成分，导致混合区内次级相的演变和机械性能发生变化[35]。
虽然有一些关于粘结涂层层与高级镍基超级合金基底之间界面变化的研究[36]，但这些研究使用了热喷涂方法，这限制了粘结涂层和基底之间的完全混合。为了解决这个问题，本研究使用DED制备了包含粘结涂层材料和高级镍基超级合金的FGM，并在各种热处理条件下研究了其微观结构和机械性能。在实际应用中，选择了Ni20Cr（一种众所周知的热喷涂TBC粘结涂层材料[37,38]）和IN738LC（一种用于燃气涡轮机系统热部件的代表性高级镍基超级合金[39,40]）。由于Ni20Cr和IN738LC之间的成分差异大于先前发表的功能梯度镍基超级合金[33,34]，次级相的演变随着每种母材比例的不同而变化。为了与单体IN738LC合金的次级相演变行为进行比较，Ni20Cr/IN738LC FGM的热处理程序设置为与先前报道的DED IN738LC合金相同[41]。为了与FGM的微观结构转变相对应，进行了机械测试，包括维氏硬度测量和单轴拉伸测试。最后，采用基于热力学的方法，利用感应耦合等离子体光发射光谱（ICP-OES）分析每个区域的化学成分，以了解FGM中不同次级相的演变行为。
