等离子熔覆材料是等离子熔覆技术研究的热点。为了进一步提高传统等离子熔覆涂层材料的性能,研究等离子熔覆专用材料的设计、制备以及熔覆层的组织结构及性能等具有重要的意义,该研究将丰富我国制造与再制造工程领域的研究基础。本文进行了等离子熔覆铁基合金材料和镍基合金材料的设计,优化了其熔覆工艺,并探索了其时效热处理工艺,研究了所设计熔覆涂层材料的组织、结构及性能,探讨了Ta、Zr、Hf等过渡族金属元素对其结构和性能的影响机制。研究结果表明:(1)合金中加入的过渡族金属元素在熔覆层晶界处析出,显著提高了熔覆层的硬度。(2)加入过渡族金属元素后,由于其弥散强化作用,熔覆层的冲蚀性能提高。(3)时效和固溶时效后,在晶界析出的过渡族金属元素扩散到晶内,熔覆层的硬度降低。(4)对于镍基合金,加入Ta、Zr、Hf元素后,改善了熔覆层的高温强度和室温断裂韧性;熔覆层试样通过600℃时效5小时,能够形成弥散相,改善熔覆层的高温强度和室温断裂韧性;并起到细化晶粒的作用,使柱状晶和胞状晶减少,等轴晶的数量增加,从而使高温强度和室温断裂韧性性能有很大的提高。