汽轮机叶片是汽轮机系统中最关键的核心部件之一,它在高温、高压、高速汽流的工况下将动能转化为机械能,长时间持续作业易被损伤,因叶片的损伤而导致的一系列严重后果并不少见。叶片的制造成本高昂,而激光熔覆作为再制造技术具有突出的优势,节能环保,可获得性能良好的涂层,对破损的零件修复、性能升级应用广泛,因此,对汽轮机叶片激光熔覆修复的研究具有重要意义。本文以汽轮机叶片为研究对象,以叶片的修复与防护作为具体应用的工程背景,针对激光熔覆过程中复杂的冶金结合现象,以ANSYS有限元分析的生死单元技术为基础,利用参数化设计语言（APDL）完成高斯热源的创建并结合Workbench软件建立了汽轮机叶片激光熔覆的热力耦合数值模型,同时调节激光工艺参数组合对模型熔覆过程中温度场与应力场的影响规律进行分析,通过在模型的温度场和应力场中分别选取节点与路径的方式,发现激光熔覆升温过程接近于直线,冷却阶段逐渐缓慢;熔覆层与基体连接处有明显的应力集中现象。分析了汽轮机叶片激光熔覆的工艺过程,采用控制变量法展开单道熔覆试验,对试验和数据模拟的结果进行了对比分析,通过熔覆层的成型形貌和变形程度优化汽轮机叶片的熔覆工艺参数,验证仿真模型的可靠性;基于优化的激光工艺参数进行熔覆层的微观组织和性能分析,宏观和微观相结合进一步评价熔覆层的质量,分析并确定工艺参数的最佳组合:激光功率为1600W,扫描速度为8mm/s,送粉率为1.6r/min。探究Ni60加入碳化钨对熔覆层的质量的影响,基于此最优工艺参数,在材料为2Cr13不锈钢基体上进行多道熔覆分别制备Ni60、Ni60+15%碳化钨和Ni60+25%碳化钨熔覆层,利用超景深显微镜对熔覆层微观组织观测、XRD物相分析和显微硬度测试,分析发现熔覆层与基体结合良好,组织细密;熔覆层物相主要析出成分包括WC、Ni-Cr-Fe、γ-Ni及Fe Cr;通过测量可知基体材料2Cr13不锈钢的硬度为220HV,Ni60熔覆层的平均硬度远高于基体约615.56HV,Ni60+25%WC涂层截面硬度比Ni60+15%WC涂层平均硬度提高了23.2%,验证了所选择的熔覆工艺可靠。该论文有图56幅,表13个,参考文献82篇。