激光熔覆成形技术在当今制造业有着普遍的运用,可使零部件的表面性能提高并可通过增材制造修复零部件。随着对激光熔覆技术要求越来越高,提高和控制熔覆层的质量变得十分重要。对熔池轮廓进行实时检测可以监测熔覆层质量,研究熔池温度冷却速率和熔覆层显微组织的对应关系可以为调节冷却速率改变熔覆层质量提供试验依据。本文通过激光熔覆熔池检测系统、测温系统、3D轮廓测量仪、金相显微镜及维氏硬度机等手段,研究熔池尺寸大小、熔覆层形貌、熔覆层的稀释率、熔覆层的润湿性、熔覆层显微硬度、熔覆层的显微组织以及熔池温度冷却速率对熔覆层组织与性能的影响,并为该类熔覆材料的实际应用及显微组织研究提供一定的理论数据参考。研究表明,由激光熔覆熔池检测系统获得的熔池尺寸大小与熔覆层实际尺寸对比存在一定误差,在熔覆过程中误差能够很稳定的控制,通过修正误差可以实现对熔池尺寸的实时检测。各工艺参数下熔覆层的稀释率和润湿角显示,激光功率为1000 W,1125 W和1250 W时各个扫描速度下的稀释率符合工艺要求,扫描速度为4.5 mm/s时各个激光功率下熔覆层的润湿性较好。各工艺参数下熔覆层显微硬度测试结果表明功率为1000 W,1250 W和1500 W时不同扫描速度下整体显微硬度变化较为稳定,在扫描速度为4.5 mm/s和5 mm/s时不同激光功率下显微硬度变化较为稳定,并为实际应用提供一定数据参考。熔池表面冷却速率经KALMAN滤波后与熔覆层显微组织分析对比显示,随着熔池冷却速率减小,奥氏体增大,铁素体减少,但当冷却速率减小到一定程度时,显微组织就不会出现明显变化。