热作模具在服役过程中,不仅要承受高温而且要受到摩擦力的作用,模具表面易因氧化、磨损等失效。不仅严重影响所生产物品的质量和生产效率,而且会给企业增加制造成本。因此通过表面改性技术在模具表面制备一层耐磨、抗高温的涂层,从而延长其使用寿命,将具有重要的经济效益。激光熔覆陶瓷颗粒增强铁基熔覆层具有非常优异的性能,在模具修复领域颇受关注。本文在激光熔覆陶瓷颗粒增强铁基熔覆层的基础上,从添加稀土氧化物和引入外场两个方向进一步优化。利用X射线衍射仪、扫描电镜以及能谱仪对各熔覆层的物相组成、显微组织及微观形貌进行分析表征;通过显微硬度计、环-块磨损试验机、箱式电阻炉和高温磨损试验机等测试手段,研究了各熔覆层在室温及高温下的力学性能。利用钛铁、B4C、钼铁及铬铁等合金粉末在5CrNiMo钢表面制得成形良好的激光熔覆层,熔覆层与基体结合紧密,硬质颗粒相分布较均匀。合金粉末中添加稀土 Y2O3后,熔覆层组织得到细化,硬质颗粒相变得更为细小均匀。当稀土含量为2wt.%时,熔覆层中无裂纹、气孔、夹杂等缺陷。研究了稀土 Y2O3含量对熔覆层力学性能的影响规律。结果表明,随着稀土 Y2O3的加入,熔覆层的硬度逐渐升高,耐磨性先增强后减弱。当稀土 Y2O3含量为2wt.%时,硬度和耐磨性达到最佳,磨损机制为轻的表面划擦。经600℃高温氧化和高温磨损试验,添加稀土 Y2O3制备的熔覆层的累计氧化增重及高温摩擦系数明显减小,高温磨损体积约是未添加稀土 Y2O3的0.36。在旋转磁场辅助下,激光熔覆铁基熔覆层的微观组织和力学性能都发生了很大变化。熔覆层中硬质颗粒相的形态随着磁场强度的增强趋于细化和均匀化,熔覆层内部质量得到明显改善。通过对施加磁场前后的Fe基熔覆层进行室温及高温下的力学性能测试,发现施加磁场后,熔覆层的硬度、室温及高温耐磨性以及抗高温氧化性都得到大幅提高。当磁场强度为40mT时,熔覆层的平均硬度为1353HVo.2,室温耐磨性约是无磁场的2倍。经600℃高温氧化54h后,熔覆层的累计氧化增重明显小于未施加磁场的熔覆层。利用SEM电镜观察熔覆层氧化后的形貌,可以看出,施加磁场后的熔覆层的表面氧化层非常平整、致密。经600℃高温磨损20min后,熔覆层的磨损表面较为平整,摩擦系数一直在0.3附近波动,并且相当的稳定。