激光熔覆是一种先进的材料表面改性技术,它是在基体上以不同的方式放置涂层材料,通过激光辐照使之和基体表面熔化,经过快速凝固后,形成低稀释率的、与基体呈冶金结合的表面涂层,从而改善材料的表面性能。这是一项发展非常迅速且具有广泛应用前景的材料加工新技术。本文以T10钢为主要研究对象,重点研究了T10钢表面激光熔覆Ni基合金的工艺和熔覆层的显微组织、性能、裂纹的防止和搭接区的状况,并研究了在Ni基合金中加入WC硬质相、纳米稀土氧化物La2O3和Mo后的性能和组织结构的改变情况。实验表明:激光熔覆后主要由三个区域组成,熔覆层、结合区、热影响区。在合适的工艺条件下可以得到结合性能良好的熔覆层。熔覆层的显微组织主要为粒状、棒状的胞晶结构,主要是受激光快速加热和快速冷却凝固影响的原因。在熔覆过程中,各处的加热速度和冷却速度存在很大的差异,使得熔覆层的硬度分布不是很均匀,在熔覆层的次表面具有最高硬度,达925.6HV0.1左右;耐磨性能也最好,相比熔覆前,提高了71%左右,这是晶粒细化和均匀化的原因。Ni60+30%WC熔覆层的硬度与未加入WC相比改变不大,但是耐磨性却得到了很大的提高,裂纹的敏感性增加了很多,对比于未加入WC成份的熔覆,裂纹出现的几率提高了10%左右。Ni60+2.5%Mo熔覆层由以细小的伪共晶结构为主的组织构成,熔覆层开裂敏感性降低,硬度稍有下降,但耐磨性并不降低。同时元素Mo使组织颗粒细化、均匀,减少了应力集中,同时减少了低熔点的硅化物和硼化物在晶界的偏聚,使熔覆层的韧性增加,塑性提高,裂纹敏感性降低。Ni60+1.0%La2O3熔覆层主要由树枝晶组成,在激光熔覆层添加La2O3,起到细化枝晶的作用;在激光功率不变的情况下(2.5KW),随着扫描速率的增大(4mm/s-6mm/s),枝晶细化更加明显;同时激光熔覆层平均硬度比未加稀土的提高约150HV0.1,质量分数为1.0%纳米La2O3的多道熔覆层的耐磨性明显好于质量分数为1.5%纳米La2O3的熔覆层耐磨性。利用SEM观察分析、显微硬度测定、耐磨性测试及正交试验分析等手段,研究了激光功率、扫描速度、离焦量对熔覆层的显微硬度、耐磨性和显微组织的影响。结果表明:在其他条件不变的情况下,随着激光功率的增加,熔覆层的显微硬度先增加后减小,材料表面的耐磨性能也有一个先增大后减小的过程。这是由熔覆中能量密度不同造成晶粒的大小不同所致。以激光功率、扫描速度和离焦量三个工艺参数作为影响熔覆层性能的因素,并选择合适的水平进行正交试验,通过对实验结果的分析可获得熔覆层显微硬度和耐磨等性能优良的激光加工工艺参数。