锆合金在核燃料包壳管中有重要的作用,在锆合金包壳管上制备涂层可以增强核反应堆耐事故能力。多弧离子镀具有涂层均匀致密、厚度可控的特点,激光制造技术具有效率高、材料加工性能好的特点。本文采用多弧离子镀-激光微熔复合技术在锆合金表面制备Nb/Ni Cr复合涂层,基于ANSYS Workbench,采用模拟结合实验的方法,研究激光单道微熔温度场和应力场,其主要研究内容如下:（1）建立有限元模型,考虑了材料的热物性参数、相变潜热、热辐射、热对流对温度场的影响,分析了不同工艺参数下熔池表面熔化宽度、熔池深度,利用基材稀释率对工艺参数进行初步优化。温度场结果表明:激光功率密度对基材稀释率影响较大,在功率密度为4.9×10~9W/m~2时可以得到较好稀释效果,有利于涂层与基材形成冶金结合;与扫描速度相比,激光功率对温度场的影响更明显。（2）基于热-结构间接耦合法,考虑了材料的力学性能参数与温度的关系,设置合理的边界条件进行残余应力分析,结果表明:冷却到室温后,Ni Cr上表层受拉应力,Nb过渡层和和锆合金基材受压应力,距离激光热源越近,残余应力越大,残余应力沿扫描轨迹表现为中间大,两端小,最大残余应力约为220MPa;残余应力值随激光功率的增加或扫描速度的降低逐渐增大。（3）基于温度场和应力场的模拟结果,使用功率密度为4.9×10~9W/m~2的工艺参数进行实验,结果表明:微熔试样表面光滑平整,无明显裂纹缺陷;截面形貌和能谱分析表明微熔后涂层与基材结合界面发生扩散;XRD结果显示微熔后试样表层有Nb Ni9和Cr2Ni3化合物生成,没有检测到Zr相关物相;微熔后孔隙率相比微熔前减少94%。（4）划痕实验表明微熔试样膜基结合临界载荷为37N,相比微熔前提高了54%;硬度结果表明微熔试样硬度平均值为453.8HV0.2,相比于多弧离子镀涂层提升11.2%,比原始锆合金提升102%;电化学测试结果表明多弧离子镀涂层试样和微熔试样耐腐蚀性能均高于锆合金基材,且微熔后耐腐蚀性明显提升。（5）激光功率密度对涂层裂纹的影响较大,当热源功率密度小于4.9×10~9W/m~2时,熔池吸收的热量不足以使膜基结合界面发生扩散,涂层与基材有分离的趋势,表面和截面容易产生裂纹;当功率密度为4.9×10~9W/m~2、搭接率为40%时,可以获得表面均匀平整无明显裂纹缺陷的涂层,实验与模拟结果一致。