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激光熔覆成形是实现金属增材制造和增材再制造的基础。传统的激光熔覆成形由于受自身工艺窗口的限制,经常存在着气孔、裂纹、残余拉应力和性能稳定可靠性较差等缺陷。为此,本文针对激光熔覆成形的控形控性难题,利用多维高频振动辅助激光熔覆成形技术在45钢表面制备316L不锈钢合金涂层,对其宏观形貌、微观组织和性能方面开展研究,为激光熔覆成形缺陷的改善和性能的提高提供新的思路和途径。本文首先探索了多维高频振动对激光金属成形的作用机理,并开展了数值模拟研究,对熔池的温度场及流场进行了分析;在实验室已有激光器基础上搭建了多维高频振动辅助激光金属成形实验系统,并对其激光工艺参数进行优化;基于理论研究及平台搭建,借助光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等观察和表征手段,研究了多维高频振动对激光熔覆316L涂层宏观形貌及微观组织的影响机制,采用维氏硬度计、电化学工作站及拉伸试验机分别对多维高频振动作用下316L涂层的硬度、耐蚀性能及拉伸性能进行了研究。本文的主要研究结论如下:(1)有限元数值模拟表明,在振动作用下,熔池内部对流加速,流速增强,冷却速率提高,温度梯度减小;且随着振动维数的增加,该影响更为显著。(2)在振动作用下,随着振动维数的增加,熔覆层熔高和熔深减小,熔宽变宽,润湿角减小;对单层六道搭接的研究表明,随着振动维数的增加,熔合不良缺陷减小。熔覆层微观组织结构在振动作用下,晶粒发生细化,顶部转向枝晶宽度增加,且随着振动维数的增加,晶粒细化更加明显。(3)多维高频振动辅助激光熔覆316L涂层,熔覆层的气孔明显减少,在三维高频振动作用下孔隙率降低95.8%,最大孔径缺陷尺寸减小65.6%。(4)多维高频振动作用下,熔覆层显微硬度、力学性能和耐蚀性明显提高,拉伸试验表明:三维高频振动使熔覆层抗拉强度提高27.2%,断后伸长率提高14.3%。本论文面向煤矿液压立柱、石油管道、阀门等工业件表面耐蚀需求,采用激光熔覆不锈钢的方法显著提高其性能和使用寿命,研究成果为提高激光熔覆层的综合性能提供了一条有效途径,在矿山机械、石油化工等领域的修复与再制造中具有重要应用价值。