本文采用Nd:YAG固体激光器在TC4钛合金表面进行激光熔覆原位制备Ni-Ti-Nb合金涂层,通过试验分析探究激光工艺参数对涂层性能的影响规律,解决激光熔覆工艺参数优化和Ni、Ti、Nb金属粉末设计等关键问题,形成高质量Ni-Ti-Nb合金涂层,并对其组织性能、力学性能进行分析。选取激光器电流、频率、脉宽、离焦量、扫描速率五个工艺参数,首先通过单因素试验分析,探究其对涂层力学性能的影响规律,通过探究发现,这五种工艺参数均是通过改变热输入量而影响涂层力学性能,其中电流、频率、脉宽增大,则激光熔覆热输入量增加;离焦量绝对值、扫描速率增大,则热输入量减小。当热输入量不足以使涂层与基体形成熔池或熔池较浅时,涂层厚度过薄,与基体结合强度不高;反之,则涂层氧化程度增加厚度减小,涂层性能受到影响。基于单因素试验结果,运用正交试验对激光熔覆工艺参数进行优化选择,通过对正交试验结果进行极差和方差分析,得到本文试验条件下的最优工艺参数:激光器电流为185 A,频率为17 Hz,离焦量为15 mm,扫描速率为400 mm/min,脉宽为5.5 ms。在最优工艺参数下运用混料均匀设计,进行粉末成分优化,通过回归分析得到回归方程。将目标成分Ni:Ti:Nb=47:44:9(at.%)代入回归方程进行计算,得出相应粉末配比Ni:Ti:Nb=52.93:37.22:9.85(at.%),在本文工艺范围内运用最优工艺参数和粉末配比进行激光熔覆涂层制备,测定涂层成分接近47Ni-44Ti-9Nb形状记忆合金。在最优工艺参数及粉末配比条件下,进行激光熔覆制备Ni-Ti-Nb合金涂层,涂层硬度最大可达764.9HV0.3/5,涂层硬度、耐磨性高于基体。由于热影响区涂层冷却速度快,过冷度大,涂层热影响区的晶粒比涂层中心更细化。涂层顶部受空气中氧气氧化影响,组织性能降低。通过XRD分析,本文所制备涂层主要含有NiTi、Ni3Ti0.97Nb0.03和NiO三种物相。