由于铜及铜合金具有良好的导热性和耐蚀性,被广泛用做钢铁连铸机的结晶器。但是铜及铜合金的耐磨性较差,使其服役寿命短,限制了在工业上的应用。近年来,人们广泛采用电镀、热喷涂等方法来提高结晶器铜合金的耐磨性,但这些技术还存在着涂层与基体是机械结合在使用过程中容易失效等不足。而激光熔覆技术最大的优点是可以制备完全致密的冶金结合涂层,从而改善基体的耐磨性能。因此,利用激光熔覆技术在铜结晶器表面制备出具有冶金结合界面、组织致密无裂纹等缺陷、耐磨性能优良的熔覆层,具有十分重要的现实意义和科研价值。本文以Ni60粉末作为熔覆材料,通过单道次熔覆和多道搭接试验对工艺参数进行优化后,利用Nd：YAG激光器在Cu合金基体表面成功制备出了大面积熔覆层。针对熔覆层出现的裂纹和偏析等问题,从添加Y203优化熔覆粉末和利用激光重熔技术优化工艺两方面着手,进一步提高熔覆层的质量和性能。并利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、X射线衍射分析等手段,对所制备熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度、物相组成、高温耐磨性能及抗热振性能等进行了系统的研究。研究结果表明：Ni60熔覆层表面具有脉冲激光特有的“波纹”状节点的宏观形貌。熔覆层内部组织致密、基本无裂纹、气孔等缺陷,并与基体形成了致密的冶金结合。单道次熔覆层的显微组织沿界面至熔覆层方向依次为超细平面晶、胞状枝晶、包含颗粒状共晶组织的等轴细晶；多道搭接熔覆层表层的细晶中分布着呈圆弧状的枝晶,内部组织主要为与单道熔覆层类似的包含共晶组织的等轴晶。XRD分析表明Ni60熔覆层含有Cr、(Fe,Ni)、FeSi、Cr7C3等物相。由于有细晶强化、固溶强化和硬质第二相的弥散强化作用,Ni60熔覆层单道和多道搭接的显微硬度分别达到了1156HV、917HV,约为铜合金基体硬度(100HV)的11.6倍和9.2倍。激光熔覆Ni60处理后的铜合金试样具有良好的导热性能,测得其导热率为318.85W/(m·k)。在相同磨损时间内,Ni60熔覆层试样的磨损失重约为铜合金基体磨损失重的1/3,摩擦系数更低且较稳定,说明制备的Ni60熔覆层使铜合金的耐磨性能得到了较大改善。此外,250℃和750℃热震实验的结果表明,Ni60熔覆层表面未发现裂纹、鼓包或剥落的现象,与铜合金基体依然呈致密的冶金结合；750℃热震后熔覆层表面生成了一层很薄的以CuO、Feo.9740及CU0.83Si0.17为主的复合氧化层,阻碍了氧化的进一步进行,证明Ni60激光熔覆层具有优良的耐热冲击韧性和耐高温氧化性能。通过添加Y203,改善了Ni60熔覆层的组织形貌,使组织更加均匀、致密、细小,降低了成分偏析、裂纹等缺陷出现的倾向。Y203使熔覆层凝固时的结晶形态发生了变化,促进了Fe2B、FeNi等硬质强化相的形成,且使其更加均匀弥散分布,多道搭接熔覆层硬度达到955HV,约为铜合金基体硬度的9.6倍。这些变化进一步改善了铜合金的高温耐磨性能,高温磨损失重仅为铜合金基体的约1/4,摩擦系数更低且更加稳定。通过对Ni60熔覆层进行激光重熔处理,制备的重熔层整体上组织更加均匀、致密；二次熔化及扫描速度的降低,使内部应力得到释放,成分偏析减轻,硬质相分布的更加均匀弥散,重熔层的硬度达到了987HV,约为铜合金基体硬度的近9.9倍；重熔层试样的磨损失重仅为铜合金基体磨损失重约1/6,激光重熔工艺使Ni60熔覆层的高温耐磨性能得到了明显改善。