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激光熔覆技术是一种新的表面工程技术,上世纪70年代,伴随着大功率激光器的出现而兴起。它是集激光加热熔化、熔池中物质交互作用及快速凝固成形等多学科交叉的一门新技术,冷却速率通常为102-106 K/s。因此利用激光熔覆技术制备非晶熔覆层,可以达到非晶合金形成所必要的冷却速率。本文采用3 kW半导体激光器在Q235A低碳钢表面激光熔覆制备Fe基非晶纳米晶复合熔覆层,试图制备出具有高硬度、高强度和良好耐磨性能的非晶纳米晶熔覆层,探索出制备块体非晶的新的制备方法。主要研究内容有:Fe-Co-Ni-B-Si-Nb非晶合金体系的元素调整与制备工艺调整,采用扫描电子显微镜（SEM）分析熔覆层的微观结构,采用X射线衍射（XRD）对熔覆层进行物相分析,并研究相结构的变化规律,通过显微维氏硬度仪、多功能摩擦磨损测试仪以及万能试验机对熔覆层硬度、耐磨性及强度进行表征。主要结果如下:首先,针对Fe-Co-Ni-B-Si-Nb非晶合金体系,通过添加不同Si元素采用激光熔覆制备[(Fe0.6Co0.2Ni0.2)0.75-0.03xB0.2Si0.05+0.03x]96Nb4（x=0、1、2、3、4、5、6）熔覆层,探索Si元素含量对熔覆层非晶形成能力、微观组织及力学性能的影响。研究发现Si元素的添加可提高熔覆层非晶体积分数,当Si元素含量达10.56 at.%时,熔覆层非晶体积分数最高。此外Si元素的添加有利于析出Fe2B、Fe3Si等硬质相,增强了熔覆层显微硬度,最高可达1000-1100 HV。适量的Si元素可提高熔覆层耐磨性,达到45#钢的15倍。在室温下,适量的Si元素还可提高熔覆层压缩断裂强度,最高可达2880 MPa。过量的Si元素会恶化熔覆层摩擦磨损性能与断裂强度性能。其次,激光功率及扫描速度对熔覆层组织与性能有较大影响。随着激光功率的增加,熔覆层宽度、高度以及稀释率显著增大,熔覆层中非晶相含量逐渐减少,晶粒尺寸变大,由激光功率1.5 kW时的13 nm增加到激光功率3 kW时的22 nm,熔覆层的显微硬度逐渐降低,由1068 HV降至915 HV;随着熔覆层扫描速度的增大,熔覆层熔宽、熔高以及稀释率逐渐降低,当扫描速度为12 mm/s时,熔覆层稀释率最低为8.43%,扫描速度的增大能有效控制熔覆层中晶粒生长,扫描速度为12 mm/s时晶粒尺寸为12 nm,对非晶形成有利,并可以降低熔覆层中纳米晶粒径尺寸,使熔覆层的显微硬度得以提高。再次,采用激光重熔工艺可以使熔覆层表面组织更加均匀,使熔覆层宏观成形表面更加光洁,重熔速率增加可降低重熔层深度,重熔工艺对熔覆层硬度有显著增强作用,平均增加100-200 HV。最后本文成功制备了具有一定非晶体积含量的Fe基非晶纳米晶熔覆层,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层为非晶纳米级复合结构,熔覆层中部区域非晶相含量超过40%,纳米晶粒径尺寸最小为12 nm。综上所述,本文采用3 kW半导体激光器制备出非晶含量较高的FeCoNiBSiNb非晶纳米晶复合熔覆层,该熔覆层具备较高的硬度、良好的耐磨损性能以及优异的断裂强度。