镁合金具有比重小、比强度高、弹性模量大、散热好、消震性好以及无毒易回收利用等优点。随着工业环境的多样化,镁合金由于硬度低、耐蚀性差已经逐渐不能满足工业应用的要求,而激光熔覆技术可以有效提升镁合金的硬度和耐腐蚀性,因此被广泛用来提高镁合金的表面性能。但是目前在镁合金表面制备的激光熔覆层普遍较薄,在工业应用中很容易被破坏,从而使得镁合金重新暴露在恶劣的环境中,再次面临被腐蚀破坏的风险。虽然可以采用高激光功率来制备比较厚的熔覆层,但是由于镁合金熔点低、高温下易变形的特点,使得在高功率激光熔覆过程中镁合金基体容易变形和蒸发。同时,一些具有高硬度的涂层熔点较高,也需要较高的热输入,并且这些高硬度涂层和镁合金的热物理性质差异较大,在熔覆中过程中容易产生裂纹等缺陷,严重影响涂层的性能和使用寿。因此目前缺少一种在镁合金表面制备较厚的并且能够显著提升镁合金性能的保护层的工艺方法。本论文采用直流脉冲熔化极惰性气体保护焊（DC-PMIG）与激光熔覆技术结合的方法,在AZ91D镁合金表面制备了一种梯度改性层。首先,采用DC-PMIG焊接方法在AZ91D镁合金表面制备了足够厚度的中间层。然后采用脉冲YAG激光在中间层上熔覆Ni-Cr-Al粉末,形成具有更高硬度和更好耐蚀性的顶部熔覆层。SEM、EDS和X射线衍射分析结果表明,中间层主要由α-Al、Al+Al₃Mg₂和Mg₂Si组成;顶部熔覆层主要由α-Al、Al₃Ni、Al₄₅Cr₇、Mg₂Si和Al+Al₃Mg₂组成。此外,在激光熔覆过程中加入稀土氧化物Y₂O₃来改善梯度层的组织和表面性能。结果证明Y₂O₃的加入可以细化晶粒尺寸、降低稀释率、使组织均匀化。不加入Y₂O₃的顶部熔覆层的显微硬度为320HV_0.2,比AZ91D基体(65HV_0.2)高5倍左右,比中间层(150HV_0.2)高2倍左右。不加入Y₂O₃的顶部熔覆层的自腐蚀电位为-1.180V,比中间层高0.14V,比镁合金基体高0.287V。Y₂O₃的加入提高了顶部熔覆层的显微硬度和抗腐蚀性能。当Y₂O₃的含量为1%时,顶部熔覆层的显微硬度最高,为400HV_0.2;当Y₂O₃的含量为1.5%时,顶部熔覆层的腐蚀电流密度最低,为5.116×10^-5A/cm²。