激光熔覆技术具有加工灵活度高、节省材料、加工周期短等特点,广泛应用于汽车、航空航天等行业,其应用场景主要是激光熔覆涂层和激光修复。激光熔覆是一个多物理场多因素耦合的复杂物理过程,如何优化激光熔覆后的微观组织性能一直是本领域的研究热点。目前这方面的研究主要采用多参数实验分析,机理还不完善,也没有很好的结合仿真技术。基于此,本文以镍基高温合金激光熔覆为研究对象,探究了工艺参数对成形后熔覆层形状及微观组织的综合影响,并采用有限元与实验相结合的方式,分析了造成这种影响的机理性问题。主要研究内容如下:（1）基于有限元理论建立了一个三维瞬态激光熔覆温度场-流场耦合模型,并利用该模型实现了在熔凝下的温度场分布、相变界面追踪和粉末输入熔池表面抬升问题的模拟。本文温度场模型相较于传统温度场模型,考虑了相变过程潜焓释放和物质流动对温度场的影响。（2）在上述耦合模型基础上,结合浓度场平衡方程,计算了含Co、Al元素粉末添加进GH4169基板后的元素再分配过程,并判定了该工艺状态下对流为溶质传递主要驱动因素。将仿真结果与激光熔覆实验结果进行了对比,元素分布百分比偏差在3%以下,验证了仿真模型的准确性。（3）采用正交实验的方式,探究了工艺参数变化对熔覆层的宏观几何形貌及微观组织形态的影响,结果表明熔池宽度和熔熔覆层高度都存在着随功率升高而增大、随扫描速度升高而降低的趋势,这些现象的产生是由单位面积的累积热输入量、粉末输入量、粉末利用率、温度梯度等因素综合决定的。（4）结合仿真模型计算的凝固线温度梯度和凝固速度分布规律,验证了熔池不同区域枝晶生长取向与局部最大梯度方向的关系。通过KF模型对不同工艺参数下的一次枝晶间距进行计算,并与一次枝晶间距的测量结果进行对比,整体结果误差在20%以下,验证了仿真模型准确性。实验结果表明扫描速度是一次枝晶间距的主要影响因素,功率因素相对影响较小。