铅青铜作为耐磨铜合金的代表之一而被广泛应用,采用表面工程技术将铅青铜覆盖在诸如碳钢、不锈钢等材料上,可以有效提高其力学、耐磨性能,但传统方法多以热喷涂、等离子喷涂等方式制备铅青铜熔覆层,存在效率低、涂层结合强度低等问题。近年来,利用激光熔覆技术制备铅青铜熔覆层取得了一丝进展,但工作量仍远远不够,因此本文尝试在Q235碳钢上激光熔覆铅青铜粉末,研究熔覆的工艺并检验所制熔覆层的性能,以期望实现利用激光熔覆技术制备铅青铜熔覆层的进一步探索,进行了以下研究工作:首先,在Q235碳钢上采用同步送粉的方式制备单道和多道铅青铜熔覆层,研究工艺参数对熔覆层宏观形貌和微观组织的影响,并对铅青铜熔覆层的物相组成进行了分析。发现激光功率、扫描速度和激光搭接间距对熔覆层的表面形貌和截面尺寸有着不同程度的影响。铅青铜熔覆层由基体α-Cu（Sn）相、γ-Fe相和Pb相组成,随着激光功率的增加,Pb相的尺寸和含量有了明显的增加,以团状聚集分布在基体上,因为随着激光熔化基体材料的增多,基材中的Fe元素向熔覆层过渡严重,富Fe相易聚集为大尺寸的块状和圆状相,占据了基体的大部分区域。同样地,随着扫描速度的降低和激光搭接间距的减少,熔覆层中的Pb相和富Fe相的含量和体积有所增大。在熔覆层中,α-Cu（Sn）相和富Fe的γ相的发生液相分离现象,而Pb相以游离态独立分布在基体上。其次,在分析铅青铜熔覆层孔隙形成的机理基础上,研究工艺参数和环境两方面因素对熔覆层孔隙率的影响,并进行工艺参数的优化。研究发现:熔覆层中孔洞的产生是因为熔覆粉末中低熔点物质因蒸发而产生的水蒸气未能及时逸出,裂纹的产生和生长归因于熔覆层内部的热应力,并通过ABAQUS软件对熔覆过程中的温度场和应力场进行仿真分析。通过单因素试验,发现激光功率、扫描速度及激光搭接间距等工艺参数对熔覆层的孔隙缺陷影响很大,在设定的试验参数范围内,熔覆层的孔隙率均随着激光功率、扫描速度及激光搭接间距的增大呈先降低后上升的趋势,变化幅度各有不同。对比空气环境和氮气环境中制备的铅青铜熔覆层,发现两者不仅宏观形貌上没有明显趋于,而且孔隙率数值误差很小,认定环境对熔覆层的孔隙缺陷影响不显著。通过正交优化试验,确定了对铅青铜熔覆层孔隙率的影响顺次为激光功率、激光搭接间距、扫描速度,最优参数为激光功率1000W,扫描速度6mm/s,激光搭接间距1.4mm,优化后的孔隙率为6.14%。最后,对激光熔覆制备的铅青铜熔覆层的显微硬度和摩擦磨损性能进行了测试和分析。发现铅青铜熔覆层显微硬度最高的地方出现在熔覆层的热影响区域,其次是基材区域,熔覆层上部区域的硬度最低。随着激光功率的增加,熔覆层的表面硬度有所增加。受到铅青铜熔覆层中游离Pb相和过渡Fe元素的影响,在较低功率的800W～1400W条件下,各功率条件下的熔覆层的平均摩擦系数差异不大,而当功率为1600W时,平均摩擦系数有了大幅增加。其中功率为1000W制备的铅青铜熔覆层摩擦系数为0.2589,磨损量为4.2mg,耐磨性能最优。在低载荷情况下,熔覆层的摩擦系数波动较大,当载荷的增加后,摩擦系数曲线逐渐缓和,摩擦系数逐步增大,磨损量随之增大。因为游离态的Pb在摩擦时产生的铅润滑膜的作用,熔覆层的摩擦系数随着往复速度的增加而降低,磨损量随着往复速度的增加而增加,摩擦形成的磨痕轨道愈发光滑平整。铅青铜熔覆层的磨损类型以磨粒磨损为主,同时伴有轻微的黏着磨损。