航空发动机中涡轮盘及涡轮叶片的服役条件不同，通过制备梯度材料可以避免涡轮盘与涡轮叶片连接处提前失效。然而，梯度过渡区的成分变化会导致合金组织改变，是影响性能的关键。为探究合金成分变化对镍基梯度材料显微组织的影响，本团队选用镍基粉末高温合金和定向镍基高温合金为原料，利用激光快速熔炼技术，通过调整两种合金的混合比例，制备出了11种典型成分的合金锭；研究了合金成分对梯度合金晶粒形貌和析出相的影响，重点探讨了合金的枝晶形貌、析出相尺寸和含量随合金成分的变化规律。结果表明：激光快速熔炼11种成分镍基合金锭显微组织中的一次枝晶和二次枝晶臂均比较发达，合金成分改变对枝晶形貌的影响较小，平均一次枝晶间距约为110 μm，显微组织均由γ相、γ′相、碳化物和γ/γ′共晶组成；随着镍基粉末高温合金含量的降低，合金锭中γ′相的含量和尺寸不断增加；由于元素偏析，γ′相形成元素Al、Ti、Ta、Nb会偏析在枝晶间，导致枝晶间γ′相的含量及尺寸均大于枝晶干。11个试样的显微硬度值相差不大，整体硬度值分布在500 HV左右。

通过热丝化学气相沉积（HFCVD）法制备了具有球状晶结构、棱锥形晶结构和棱柱形晶结构等3种不同表面特征的化学气相沉积（CVD）金刚石涂层工具, 以提高其研磨效率。通过正交实验法研究了金刚石涂层晶粒形态、载荷、工作台转速、研磨时间等4个工艺参数对蓝宝石材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明：金刚石涂层的晶粒形态对材料去除率和表面粗糙度影响较大; 球状晶结构金刚石涂层切向力较小, 棱柱形晶结构金刚石涂层切向力较大; 选择棱柱形晶CVD金刚石涂层工具研磨蓝宝石, 在研磨加工参数为载荷0.15 MPa、转速100 r/min、研磨时间3 min时, 其材料去除率为0.397 μm/min, 表面粗糙度为0.354 μm。结果表明：提出的CVD金刚石涂层工具可用于进一步加工、研磨蓝宝石切片, 去除其表面划痕, 从而改善工件表面质量。