激光熔覆技术操作简单、便于实现自动化,大大增加材料利用率,已成为国内外激光表面改性研究的热点。但其制造的零件达不到尺寸、精度等要求而不能直接投入使用,故对其后处理工艺的研究变得非常必要。江西银海矿业有限公司采用的45#钢搅拌轴报废后采用激光熔覆技术修复,修复后的搅拌轴不能满足尺寸要求、表面性能较差,存在表面热应力等缺陷。针对此类现实问题,本文对激光熔覆技术的后处理工艺进行了探讨,期望激光熔覆技术修复的零件经过超声表面滚压强化后既能满足尺寸等精度要求,又能减小热应力,改善表面性能。本文采用激光熔覆技术将316L不锈钢粉末熔覆在45#钢轴表面,然后采用不同的后处理工艺(车削和车削+超声表面滚压)改善表面。超声表面滚压强化工艺能引入强烈的塑性变形从而有效地提高表面性能。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、粗糙度仪、纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测试了不同后处理工艺下试样的微观组织、表面粗糙度、表面残余应力和机械性能(显微硬度、弹性模量、表面断裂韧性和耐磨性)。结果表明,超声表面滚压作为激光熔覆技术的后处理工艺并不能改变试样表面的元素分布,也不能使表面的物相发生转变。但由于超声振动的作用,可使表面的晶面发生转动从而弱化表面织构。除此之外,超声表面滚压处理试样的近表层发现层厚为2.5μm的细小颗粒层,其颗粒粒径为245nm。但其次表层和心部的晶粒尺寸和晶粒形貌并没有发生明显的变化;超声表面滚压强化处理后,试样表面性能显著提升。和车削处理试样的表面相比,超声表面滚压处理试样的表面粗糙度下降了 88.5%,表面显微硬度上升了 34.6%,表面残余应力由原来的残余拉应力(449.6MPa)转变为了残余压应力(-334MPa),表面弹性模量没有明显的变化,表面断裂韧性提升了 106%。然而,超声表面滚压处理后试样的耐磨性变差,试样的耐腐蚀性没有明显的改善;此外,从y-z截面观测,在本实验参数下超声表面滚压试样硬化层厚度约为140 μm。以上结果表明,超声表面滚压强化作为激光熔覆技术的后处理工艺,能够细化表层晶粒,施加强烈的塑性变形而使试样表层硬化,并使残余拉应力转变为残余压应力,能一定程度改善表面性能。