高速列车结构件、岔道关键轨件、金属模具等工作环境恶劣,承受磨损、腐蚀、疲劳复杂载荷,致使这些关键零部件过早地发生表面失效,降低了装备的整体寿命。通过激光熔覆技术在金属材料表面制备金属间化合物耐磨涂层是一种前景广阔的处理方法。激光熔覆的涂层与基板间材料的膨胀系数差别性,使熔覆层中含有大量残余应力,进而产生裂纹。因瓦合金因其特殊的Fe与Ni的比例对材料组织产生特殊的影响,使材料膨胀系数明显较低。本文是基于材料的因瓦效应通过激光熔覆技术制备涂层,并进行组织和性能研究。通过激光熔覆技术在45钢表面制备了Fe-36Ni因瓦合金涂层。采用正交实验方法研究了激光功率、扫描速度、送粉率、搭接率等工艺参数对熔覆层表面裂纹及耐磨性的影响。利用正交实验法优化了工艺参数,采用激光熔覆制备了Fe-Ni-Al(Ti)复合涂层。利用金相显微镜、XRD衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪对熔覆层的显微组织以及物相组成进行了研究,应用多功能表面性能测试仪、磨损实验机和显微硬度仪对熔覆层的摩擦系数、磨损性、显微硬度进行了测试。结果表明,四种参数对熔覆层裂纹及耐磨性都有影响,其中激光功率对两指标影响最大。当激光功率为1400W,送粉率25g/min,扫描速度为270mm/min,搭接率为45%时,熔覆层表面裂纹最少,熔覆层耐磨性最高。Fe-Ni-Al合金熔覆涂层组织均匀致密,与基体形成良好的冶金结合。熔覆涂层物相为AlNi、Al0.9Ni1.1、γ-Fe以及α-Fe相。随着Al的增加,熔覆涂层因瓦效应逐渐被破坏;当Al含量为4%时,可以得到裂纹数量较少、耐磨性较高的熔覆涂层。激光熔覆Fe-Ni-Al合金涂层(多道搭接)磨损失重为0.0189g,涂层的耐磨性为基板45钢耐磨性的4.6倍,大大提高了材料整体的耐磨性。采用激光熔覆制备了Fe-Ni-Ti复合涂层。结果表明:材料的因瓦效应可以有效地减少激光熔覆制备的涂层中的裂纹且可以细化晶粒、消除气孔。熔覆层物相主要存在γ-[Fe、Ni]奥氏体、Fe0.64Ni0.36因瓦合金标准相、Fe3Ni2金属化合物;增加Ti含量,γ-Fe转变成了α-Fe,熔覆层中出现了原位生成TiC以及Ni3Ti金属化合物。当Ti含量为6%时,可以得到裂纹少、耐磨性好的熔覆涂层,此时熔覆层显微硬度为508.9HV0.2,为基体材料的2.2倍;以45%搭接率进行多道搭接激光熔覆,耐磨性为基板的8倍,有效地提高了材料整体耐磨性。