45^#钢和35^#钢作为机械制造中很常用的两种中碳钢，因其具有优良的性能，强度高、塑性和韧性好，资源丰富，在工业的许多领域得到了广泛的应用。随工业生产的进一步发展，对各种生产设备及主要工件的表面强度及耐磨性的要求也日益提高，使得原有的硬度及耐磨性标准已远远满足不了目前的要求。在诸多的表面强化技术中，激光宽带淬火及激光熔覆方法以其加工过程方便灵活，强化层深且致密、结合强度高、耐磨性好和承载能力强等优点倍受人们瞩目。 本文从我国高功率CO₂激光工业应用发展水平出发，对激光宽带淬火及激光熔覆技术中涉及的工艺参数优化、熔覆层组织结构、性能及质量控制、熔覆材料体系设计等进行了系统的实验研究。论文的主要内容如下：1、简述了激光表面改性技术的研究及最新进展，重点介绍了35钢和45钢激光淬火、激光熔覆的材料体系、设备装置及方法、工艺参数及温度场的数值模拟及其实际应用。对激光熔覆的界面特性理论研究作了概述。2、45钢与35钢的宽带激光淬火研究 分析了35钢和45钢的宽带激光淬火中宽带光束对表面硬度分布的影响，实验过程中保持激光扫描速度和离焦量不变，调整激光功率，得到不同条件下的最佳功率参数。其中，45钢获得单道淬火宽度10mm以上。淬硬层硬度达500-630Hv₀.3，深度达1.9～2.0mm。激光淬硬层分为表面过热区、均匀相变区和过渡区三个区域。得出了在扫描速度v=4mm/s和离焦量18mm条件下，45^#钢宽带激光淬火的最佳功率约为3.0～3.3kW。对35^#钢材料的宽带激光淬火表明在3.0—3.3KW激光功率下，获得单道淬硬带宽15mm，淬硬层深0.53mm。淬硬层硬度分布基本均匀，平均硬度约为554-675Hv₀.3，达到基体硬度的2.3-2.5倍。显微组织结构分析显示淬硬层沿层深方向可分为完全淬硬层、过渡层和高温回火区三个区域。3、镍基合金碳化钨复合层的激光熔覆实验研究 研究了不同含量WC对Ni60A合金粉熔覆层宏观质量、显微组织及横截面硬度分布的影响。随WC颗粒相的加入，固液界面稳定性减小，熔池中温度梯度的绝对值变大，使得界面处生成的晶粒形貌发生了从平直界面晶粒到胞状晶和枝晶的变化趋势。熔覆层表层的相组织随WC含量的增加，经历了从放射状到粗大校晶分布的变化。对 于同种WC含量的熔覆层，其横截面硬度值并不随功率的增加而增大，均存在一最佳 功率值使得熔覆层表面硬度值最高。随讹含量的增加，微观裂纹的数量随之增加， 激光功率的利用率也逐渐降低。 4、不同氧化物对镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层裂纹及组织的影响 通过研究不同氧化物及不同比例含量的氧化物对改善镍基碳化钨金属陶瓷熔覆 层宏观质量、显微组织及熔覆层横截面硬度分布等问题，我们发现，氧化物＊、 Ceo。、Y仙)的掺入均能使镍基碳化钨金属陶瓷熔覆层中的裂纹大大减少，使熔覆层的 宏观质量得到改善，使熔覆层的相组织得到细化。 随稀土氧化物加入量的增加，稀土的细晶变质作用效果更加明显。对于掺入同种 含量的稀土氧化物熔覆层，随激光功率的增加，熔覆层的晶粒尺寸逐渐变大。 通过加入不同种类氧化物的对比实验，我们还发现，对于相同的工艺参数和掺人 同等含量氧化物所得到的熔覆层，不同氧化物对熔覆层晶粒的细化变质作用效果强弱 依次为吨义 刃瓜；对于相同的激光熔覆工艺参数和同等含量氧化物所得的熔覆 层，氧化物的种类不同对横截面的显微硬度值均匀性影响大小依次为吨刀刃＊Ceo。。