本文以实际生产中常见的H13模具钢作为研究对象,经过分析选择耐高温性能好、抗氧化能力强,硬度高的Stellite156钴基合金粉末作为熔覆材料,通过激光熔覆表面强化的方法,结合仿生耦合结构,使用超声辅助以及添加稀土等辅助熔覆手段对H13钢表面进行改性强化实验。目的是为了提高H13模具钢表面的硬度、耐磨性、抗热疲劳等属性,从而提高H13模具钢的表面性能,提高模具的使用寿命。（1）为了获得较好的仿生耦合试样实验工艺参数范围,降低不必要的实验次数,针对H13钢表面熔覆Stellite156钴基合金粉末,使用ANSYS仿真软件的APDL命令流编程,通过ANSYS软件模拟熔覆过程中不同的激光功率、扫描速度等工艺参数对熔池温度、熔池形貌以及熔覆层应力分布的影响规律,得到了一组较好的实验工艺参数。实验验证与仿真结果较为吻合。即:当激光功率为1200W、扫描速度为2mm/s、送粉电压为12V时熔覆效果较好。（2）在得到良好工艺参数的基础上,为了进一步改善熔覆层的各种性能,引入超声振动的辅助手段来优化仿生耦合试样的工艺参数。进行超声辅助工艺试验,分析超声对熔覆层形貌、气孔数量、熔覆层金相组织及硬度。当超声频率为32k Hz时,熔覆层硬度得到了显著提高,组织较为细小均匀,熔覆层缺陷较少,熔覆层质量得到了进一步提高,通过对熔覆层硬度测试发现,其硬度最高值达到了597HV。（3）引入Y2O3含量对熔覆层质量的影响进行实验,分析稀土含量对熔覆层形貌、气孔数量、熔覆层金相组织及硬度。当熔覆层中Y2O3含量为2.5%时,熔覆组织细密,成分偏析现象得到了明显的改善,气孔缺陷较少,虽然硬度提升效果没有超声辅助显著,但和无Y2O3的熔覆层相比较,硬度值仍达到了560HV以上,明显高于H13钢本身。（4）综合仿真及实际试验结合辅助熔覆手段得到符合制备仿生耦合试样的工艺参数后,进行了仿生耦合结构的设计以及制备工作。结合贝壳珍珠层结构,通过计算分析得到适合H13钢表面强化的多层仿生结构。对制备的仿生耦合试样进行抗热疲劳实验发现:熔覆层的抗热疲劳性能相比H13钢有了明显提升,热疲劳等级明显提高,热疲劳等级由7级上升到了1级。通过对仿生耦合试样的耐磨性进行实验测试,发现:仿生耦合试样耐磨性显著提高,相同时间内的磨损量由0.097g下降到了0.022g。相比H13钢耐磨性提升3倍以上,且硬度值最高为690HV,提升效果明显。使用优化的加工工艺制备出的Stellite156钴基仿生耦合试样相比H13钢本身有了较好的表面性能提升,可以提高H13钢的应用范围以及使用寿命,具有一定的应用及推广价值。