随着人类社会的进步和工业化进程的深入,可持续发展的要求成为继续发展制造业的首要目标。利用激光熔覆手段在报废零件或廉价金属表面包覆具有特殊性能的熔覆层,不仅可以实现报废零件的再制造,而且提高了零件表面的耐磨、耐腐蚀性能,体现了激光熔覆在可持续制造领域的优越性和先进性。采用机械加工的方法可以提高激光熔覆表面的表面质量,满足零件再次使用的尺寸和精度要求。而且,激光熔覆与机械加工的结合实现了高效率、高精度以及更加柔性化的制造过程。激光熔覆层的后续机械加工过程决定了熔覆表面最终的几何形状、表面粗糙度和应力状态等,并决定其服役性能的优劣性。本文以液压立柱为研究对象,在45钢基体表面制备激光熔覆层,开发液压立柱的修复再制造技术,在报废液压立柱表面重新获得具有良好耐腐蚀的高性能熔覆层。该技术实现了资源循环再利用,体现了节能、环保的优势,对于建设节约型社会有着广泛而深远的意义。首先,利用激光熔覆技术在45钢表面制备了厚度不小于1.5 mm、组织致密、无裂纹、低孔隙率、高结合强度、高硬度、高力学强度并具有良好耐腐蚀性的Cr/Ni基合金熔覆层。通过对激光熔覆材料性能的表征,分析了表面熔覆层的机械加工方案。其次,基于直角切削应力模型提出了激光熔覆分层材料切削的未变形切屑厚度临界条件,获得了不同未变形切屑厚度条件下未变形切屑厚度与最小熔覆厚度比值的变化规律,揭示了激光熔覆分层材料与整体匀质材料的差异。结果表明:未变形切屑厚度与最小熔覆厚度的比值随未变形切屑厚度增加而增大,且最大值为2/3。随未变形切屑厚度的增大,切屑形态由带状波浪形切屑过渡为锯齿形切屑,切削力波动加剧。将二维直角切削理论转换到三维车削过程中,基于切削力频谱分析,确立了表面熔覆层车削过程的最佳背吃刀量为0.2 mm。再次,建立了表面熔覆层后续切削加工的表面完整性评价图谱,对传统刀片和wiper刀片车削以及滚压加工的表面完整性进行对比分析。结果表明:在滚压作用下表面发生强塑性变形,经滚压加工后表面的粗糙度水平降低、显微硬度提高、残余压应力加强,而且表面熔覆层的孔隙率下降、界面结合强度提高。滚压强化效果与车削表面形貌有关,在此基础上提出了利用wiper刀片大进给车削及滚压的表面熔覆层高效与高表面完整性复合加工工艺。然后,针对wiper刀片在不同进给量下的表面残留和三维表面形貌进行建模,揭示了 wiper刀片大进给车削表面的形成过程。综合表面粗糙度、材料去除率以及表面残余应力分析,利用wiper刀片车削表面熔覆层的最佳进给量为0.4 mm/r。最后,建立了车削与滚压复合加工熔覆层表面完整性与耐腐蚀性的关联关系。一方面,基于功函数理论,定性分析了机械加工表面粗糙度与腐蚀电位的关系,并利用方差分析、相关系数分析等手段建立了表面粗糙度与腐蚀电位的经验模型;另一方面,基于电化学阻抗谱测试技术,提出了三电容层结构的等效电路模型,揭示了机械加工表面完整性对耐腐蚀性的强化机理。从耐腐蚀性角度分析,利用wiper刀片车削表面熔覆层的最佳进给量为0.35 mm/r。