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随着科技的进步和工业的发展,越来越多的设备需要在高温、高速、高摩擦和腐蚀介质的条件下工作,往往由于材料表面磨损和腐蚀破坏而造成整个设备的失效。因此,使用激光熔覆技术对材料表面进行强化处理,可以显著提高材料的表面性能和设备的使用寿命。本文在Q345表面制备了Ni60A、 Ni60A+Fe450、Ni60A+Fe450+Mo和Ni60A+WC+Fe450熔覆层,研究了熔覆层的微观组织与相组成、耐磨耐蚀性能,揭示熔覆层组织、性能与Ni基复合合金粉末的关系。本文以表面成形质量和稀释率为参照,确定了半导体激光器激光熔覆的最佳工艺：光斑选用矩形光斑,尺寸为14mm X 2mm,激光功率为2.8kw,扫描速度为300-600mm/min,多道熔覆搭接率为50%,采用氩气侧吹保护激光器。本文通过XRD和TEM物相分析,发现Ni基熔覆层主要物相是奥氏体γ-(Ni,Fe,Cr),此外,还有金属间化合物FeNi3、BNi3、Cr硼化物陶瓷CrB、Cr3B5和碳化物陶瓷Cr23C6。Ni60A+Fe450熔覆层的奥氏体基体成分为Y-(Fe,Cr,Ni,C),并随着Fe、Cr、元素增多而产生FeCr相和硼化物Fe3B、CrFeB,Fe3Ni3B,而且Cr的碳化物陶瓷形式由Cr23C6变为Cr7C3和Cr3C2。Ni60A+WC+Fe450熔覆层有W2C、CW3、FeW2B2相。加入Mo元素以后,熔覆层相成分有Cr2Fe6.7Mo0.1Ni1.3Si0.3、CrFe3.2MoNi、(Fe,Ni,Mo)23B6等。本文使用扫描电镜和光学显微镜观察熔覆层微观组织,发现Ni基熔覆层中存在柱状晶、树枝晶和等轴晶等,以及花朵状富Cr相。随着Fe450的加入,熔覆层的富Cr相先变小为块状且分布均匀,并随着Fe450含量继续增多而生长为簇状和花朵状,继续添加Fe450到30wt%-40wt%时,熔覆层组织主要以奥氏体枝晶为主,且枝晶尺寸随Fe450含量增加而增加。在Ni60A+Fe450+Mo熔覆层中,随Mo含量增加,短小的等轴树枝晶减少,熔覆层的组织逐渐长大,出现鱼骨状组织、羽毛状组织和细长枝晶组织。在Ni60A+WC+Fe450熔覆层中,随着Fe450含量的增多,熔覆层中富W、Cr的方块状析出相经历了从出现棱角到逐渐变成细长条状,并开始聚集长大的过程,说明WC和Fe450的不同配比改变了Ni60A熔覆层中二次相的形态。熔覆层性能试验结果表明Fe450可有效提高熔覆层的显微硬度、耐磨性和耐高温酸腐蚀性；虽然在Ni60A+Fe450基础上添加Mo元素仅能提高熔覆层显微硬度,对熔覆层耐磨性的提高没有帮助,但Mo元素可以提高熔覆层的耐蚀性,添加Mo元素的熔覆层配方下最优熔覆层耐氯离子腐蚀性和耐酸蚀分别是Ni60A熔覆层的5倍和1.3倍。Ni60A+WC+Fe450熔覆层兼具最优良的耐磨和耐蚀特性。该配方下的熔覆层耐磨性能是基材Q345的8倍,是纯Ni60A熔覆层耐磨性的3倍,稍逊色于只添加WC的熔覆层的耐磨性能。另外,该配方熔覆层的高温耐酸蚀性分别是纯Ni60A熔覆层、Ni60A+Fe450熔覆层和Ni60A+WC熔覆层7倍、6倍和2.6倍。和Ni60A+WC熔覆层提高6倍和2倍,是基材的12倍。