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在汽车生产过程中，汽车覆盖件冲压模具表面的磨损导致汽车覆盖件质量合格率降低，甚至造成生产线停滞，给企业造成了巨大的损失。本研究以提高汽车模具钢表面的耐磨性能为工程背景，应用激光熔覆技术在Cr12MoV模具钢表面制备了碳化物颗粒增强金属基涂层，研究工艺方法的变化对涂层组织结构和力学性能的影响规律，在此基础上提升涂层的力学性能，同时明确涂层强度和耐磨性的优化方向。主要研究结果如下: 研究了激光工艺参数对涂层成形的影响。实验结果表明，激光功率的增加提高了涂层的宽度、厚度和稀释率;送粉率的提高在增加涂层厚度的同时降低了涂层宽度和稀释率;考虑到激光工艺对涂层稀释率、表面粗糙度、铺展性以及对涂层搭接成形质量的影响，确定以下工艺参数组合作为制备MC/Fe激光熔覆涂层的基本参数:激光功率为2000W，扫描速度为4mm·s-1，送粉率为15g·min-1。 制备了不同碳化物设计含量的NbC/Fe和TiC/Fe原位合成碳化物颗粒增强Fe基涂层。在NbC/Fe涂层中发现，涂层物相组成包括NbC颗粒相，α-Fe基组织，以及在α-Fe晶界处析出的Fe3C;涂层中的NbC颗粒主要通过溶解在熔池中的Nb原子与C原子反应生成;随着NbC设计含量的增加，颗粒数量和尺寸逐渐增加，颗粒形貌由低含量下的四边形逐渐转变为高含量下的花瓣状。研究同时发现，TiC/Fe涂层的物相组成、组织形貌和碳化物分布规律与NbC/Fe涂层一致。此外，随着碳化物设计含量的增加，涂层中的孔洞与裂纹数量逐渐增多。 向Fe基熔覆涂层中同时添加Ti和Nb两种碳化物合成元素，在涂层中得到了(Ti，Nb)C复合碳化物增强颗粒，并且发现Ti和Nb元素在熔池中摩尔比的变化影响着复合碳化物的生长方式。当Ti/Nb＞1时，由于TiC生成能远低于NbC，因此TiC率先在熔池中形核，随后被(Ti，Nb)C包裹，最终形成核壳结构的复合碳化物颗粒。随着Nb含量的提高，NbC相对于TiC的形核能力逐渐增强。此时，TiC晶核来不及长大即被复合碳化物外壳所包裹，颗粒的核壳结构逐渐消失。当Ti/Nb=1/3时，大部分颗粒依附在NbC晶核表面生长，最终形成了与NbC晶格常数相近的复合碳化物。对TiC和NbC二者的品格匹配度作计算，发现二者有效匹配的晶面较多，这为形成复合碳化物提供了极为有利的条件。研究结果同时表明，同时添加Ti和Nb两种碳化物合成元素促进了(Ti，Nb)C在熔池中的析出，且随着Ti/Nb比的提高，碳化物在涂层中的面积比和颗粒数量呈先升高后略有降低的趋势。当Ti/Nb=1时，促进析出作用最为显著。 对(Ti，Nb)C/α-Fe界面关系作标定和计算。结果显示，α-Fe晶粒和碳化物通过低指数晶面的结合获得了匹配良好的界面取向。在对多个(Ti，Nb)C颗粒进行暗场观察时还发现，颗粒易沿[110]和[100]晶向生长。 对不同Ti/Nb摩尔比的(Ti，Nb)C/Fe涂层的力学性能进行测试。结果显示，涂层的硬度和耐磨性明显高于Cr12MoV模具钢。Ti/Nb摩尔比的变化对涂层硬度影响不明显。当Ti/Nb=1/1时，涂层强度最佳，低载荷下(100N)耐磨性最好;在高载荷条件(900N)下，Ti/Nb=1/1时涂层耐磨性能的优势有所降低。 在研究激光工艺对涂层组织结构的影响时发现，适中的激光能量密度（Eeff)保证了涂层的宏观成形。随着激光能量密度的增大，增强颗粒尺寸和面积比明显增加，颗粒密度先增后减，分布更为均匀，颗粒形貌由四边形逐渐转变为十字或花瓣形。研究还发现，与常规速度制备的涂层相比，快速熔覆涂层组织变化明显。首先，在快速熔覆涂层中发现了符合K-S关系的孪晶马氏体和片层状残余奥氏体;其次，在快速熔覆涂层中发现了两种形态的(Ti，Nb)C增强颗粒，一种是与常规涂层中颗粒相近的微米级颗粒，另一种则是极细小的纳米级颗粒。 对不同激光能量密度条件下的涂层力学性能进行测试。结果发现，以不同能量密度制备的涂层硬度变化不明显。涂层强度和耐磨性随能量密度的增加均呈先增后减的趋势。当Eeff=105J·mm-2时，二者达到最优值。工艺优化后的快速熔覆涂层的强韧性明显高于常规方法制备涂层，耐磨性也略有提高。由此表明，快速熔覆工艺在提高工作效率的基础上提升了涂层的力学性能。 在研究含CeO2的(Ti，Nb) C/Fe涂层后发现:适量添加CeO2可有效抑制涂层中孔洞和裂纹的产生。同时，CeO2的加入细化了铁基涂层组织和(Ti，Nb)C颗粒，并促进了(Ti，Nb)C颗粒的析出。对含CeO2的WC/Ni涂层的组织结构进行研究。结果表明，CeO2可有效抑制WC颗粒在熔池中的溶解，保证其增强作用。力学性能测试结果显示，CeO2的加入提升了(Ti，Nb)C/Fe和WC/Ni涂层的硬度和耐磨性。