核包壳管存在于核反应堆发生核裂变反应和核能释放产生的热能的位置上,是防止放射性裂变产物逸出反应堆的第一道屏障,需要承受高温氧化、腐蚀、辐射和氢脆等威胁。因此,研究锆合金包壳管表面的防护涂层具有重要的现实意义和良好的应用前景。由于Cr涂层与锆基材的结合性能较差,故选择激光微熔的方法处理涂层,使涂层与基材之间实现物理结合向冶金结合的转变,从而提高膜基结合性能。但Cr涂层在激光微熔后容易开裂,故选择向Cr涂层中添加Nb,由于Nb的韧性较好且能够诱发马氏体相变,导致微熔涂层压力状态发生改变,从而抵消残余拉应力或将残余拉应力转变为残余压应力,减少裂纹的产生。故本文采用多弧离子镀技术在锆合金表面制备了Nb-Cr涂层,然后对涂层进行激光微熔处理,实现两种工艺的复合应用。本文研究了不同Nb含量对Nb-Cr涂层组织性能的影响;同时研究了激光工艺参数对微熔涂层开裂行为及性能的影响。本文首先采用多弧离子镀的方法,在锆合金基材上交替沉积Cr、Nb涂层,通过调整镀膜时间,得到了Nb、Nb0.8Cr0.2、Nb0.2Cr0.8、Cr四种不同含量比例的Nb-Cr涂层,对比研究四种涂层的表面形貌、物相组成、表面粗糙度、显微硬度以及抗高温氧化性能,得出最佳性能的Nb0.2Cr0.8涂层。为了提高涂层与基材间的结合性能,采用激光微熔的方法,同时为了避免激光微熔后涂层的开裂现象,且综合四种涂层的各种性能,选择Nb0.2Cr0.8涂层进行后续的激光微熔实验。随后采用激光微熔技术对Nb-Cr涂层进行激光扫描,在实现膜基冶金结合,提高结合性能的同时,探索激光功率、激光扫描速度、激光离焦量以及搭接率对涂层开裂行为的影响,并研究不同激光功率处理后涂层的表面形貌、物相组成、表面粗糙度、显微硬度和抗高温氧化性能,以及测量了激光微熔涂层的残余应力。主要结论如下:（1）随着Nb含量的减少,涂层表面粗糙度逐渐减小,表面显微硬度和涂层抗高温氧化性逐渐增强;Nb0.2Cr0.8和Cr涂层均具有较好的抗高温氧化性,800℃恒温氧化6 h后,单位面积氧化累计增重分别为9.249 mg/cm~2、1.51 mg/cm~2,约为原始锆合金的0.4倍、0.07倍。（2）激光微熔后,多弧离子镀涂层与基材之间由物理结合转变为冶金结合,结合性能得到增强,结合力由16.6 N增至29.15 N。（3）随着激光功率的提高,涂层微观致密度及显微硬度均得到改善;当激光功率为48 W时,物相开始发生改变,产生了Cr2Zr相;随着激光功率的增大,涂层逐渐向基材扩散,形成Nb、Cr、Zr互熔区;当激光功率达到51 W时,涂层开始出现裂纹;激光微熔处理后的涂层会向基材扩散生成Cr2Zr相,对Cr的抗高温氧化性能起到稀释作用,使得激光微熔后涂层抗高温氧化性能反而降低。（4）实验结果表明:离焦量6 mm,激光功率48 W,扫描速度1000mm/min,道宽0.07 mm是得到无裂纹且性能优异的涂层的最佳工艺参数。（5）根据基底曲率法对激光微熔涂层的残余应力进行测量,48 W未开裂微熔涂层的残余应力为68.47 MPa,且为压应力。