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事故容错燃料包壳是2011年福岛核事故后为解决核泄漏安全问题提出的新一代核燃料包壳，能够在一定时间内保障核燃料包壳在高温条件下的力学性能和结构完整性。本文使用光纤激光器，分别采用同步送粉和预置粉末两种方式在现有Zr-1Nb合金燃料包壳上激光熔覆制备抗高温氧化涂层，以期达到事故容错燃料包壳性能。 借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、拉曼对激光熔覆层进行组织、成分及物相分析，采用TGA热重分析仪表征材料的抗高温氧化性能。同时，使用COMSOL仿真软件，选用合适的热源模型和边界条件，考虑材料的非线性特点和粉层的孔隙率问题，建立了激光熔覆过程中的温度场和应力场数值模型，考察了激光熔覆过程中热应力的分布以及不同工艺参数对其大小的影响。结果表明: 填充粉末方式不同，Cr/ZrC复合涂层组织结构的均匀性存在显著差异。采用同步送粉方式制备的涂层是完全冶金状态的，Cr的含量在涂层中由外到内呈逐渐降低趋势。而采用预置粉末方式进行激光熔覆制备Cr/ZrC复合涂层的均匀性较高。另外，激光功率的高低显著影响预置粉末熔覆层的冶金质量。两种填充粉末方式制备的Cr/ZrC复合涂层的物相均是由Cr、ZrC和少量m-ZrO2、t-ZrO2、Cr23C6组成。经高温氧化后，熔覆层表层的物相主要由m-ZrO2、Cr2O3和ZrC组成。 从目前同步送粉及预置粉末两种激光熔覆制备Cr/ZrC复合涂层的工艺来看，预置粉末方式与同步送粉方式相比具有较好的发展前景。当激光功率90W、角速度40°/s、螺距0.9mm，预置粉末激光熔覆制备的Cr+25％ZrC复合涂层可以获得较好的抗高温氧化性能，在1200℃水蒸气中氧化3600s，测得的氧化增重为2500mg/dm2。涂层材料中ZrC的含量以及激光功率的高低对涂层高温氧化性能影响比较大。 通过模拟可以得到熔池的形貌和大小，对实验参数的选择具有指导意义。深度方向上，应力在预置粉层内较为集中，且在粉末层与基体的交界处应力最大，在基体内应力较小;垂直于激光扫描方向上，应力在熔池边缘处最大，而激光作用中心应力相对较低。应力随着激光功率的增加而增加，随着作用时间、材料预热温度和冷却水温度的增加而减少。其中功率对应力的大小影响最为显著。而改变预置粉末层厚度时，应力的变化不明显。