本文以激光复合改性涂层为研究内容,目的是为了获得一种高硬度、高耐磨性、与基体牢固结合,致密度高的沉积层,又能保持几乎不存在的元素稀释。针对这个关键技术问题,以模具材料(P20)作为基体,采用数值分析的方法,建立了激光熔覆工艺的扫描起始位置以及熔池形状的初始模型,获得了本次试验中最佳涂覆层的激光扫描起始位置的偏置距离。同时,对塑料模具钢表面涂层的强化工艺进行了研究,消除了纳米Si02复合镀层的缺陷,得到了比基体更高硬度、更好耐磨性的熔覆层。由于激光熔覆工艺不可避免的热与应力,导致工件变形、氧化、成分稀释、覆层与沉积粉末组织结构不一,同时,由于光斑所限,难以大面积沉积等缺陷,使其应用受到了一定的限制。为了避免以上缺陷,许多研究者针对无稀释、低氧化、高速沉积效率的冷喷涂工艺进行了研究,由于冷喷涂只能沉积软性颗粒或硬性颗粒必须与软性颗粒结合,才能沉积;并且必须采用昂贵的氩气才能达到颗粒所要的沉积速度,因此,其应用一直停留在一定的范围内。超音速激光沉积工艺结合了冷喷涂以及激光所存在的优势,控制颗粒撞击点温度,软化了基体和颗粒,可采用较低的撞击速度,以价格低廉的氮气代替氩气作为载气,同时具有固态沉积、无稀释低氧化、可高速沉积多种类的如高硬度、高耐磨性、抗腐蚀材料等。本论文针对冷喷涂无法沉积的Stellite 6颗粒在不同的沉积点温度下的撞击碳素钢的沉积行为进行了数值分析和模拟,同时针对单道以及多道沉积层的结构、性能进行了试验研究,所得的优化参数及沉积层与激光熔覆Stellite 6以及热喷涂沉积层进行了结构、性能的比较,获得了一种具有发展潜力的新型工艺,即可获得高硬度、高耐磨性、与基体牢固结合,致密度高的沉积层,同时能保持原有粉末成分和几乎不存在的元素稀释和工件变形,即超音速激光沉积。