随着我国航空航天事业的发展,钛及钛合金因其密度小、比强度高等优点得到了广泛应用,但硬度低、耐磨性差等自身缺陷又严重限制了钛合金的应用领域。近年来,材料表面改性领域研究的热点之一——激光熔覆技术,可以为改善钛合金表面缺陷提供极具发展前景的途径。利用激光熔覆技术可在钛合金表面熔覆一层高硬度、耐磨损的复合涂层,在保证基体良好性能不变的同时有效改善其表面缺陷。在激光熔覆过程中,尺寸很小的熔池内存在极其复杂且反应迅速的传热现象和化学变化,这直接影响材料成形熔覆层的质量和力学性能,因此对熔池内温度场的控制显得尤为重要。利用计算机软件对熔池内温度场进行数值模拟,用以指导熔覆工艺参数的选择及涂层质量缺陷的预测,从而达到改善熔覆层质量的目的,这在实际应用中具有重要的意义。本文利用激光熔覆技术在TC4钛合金上制备了钴基复合涂层。首先利用ANSYS有限元软件对激光熔覆过程中熔池内温度场分布情况进行了研究,并对激光功率参数进行了优化选择。然后利用优化的工艺参数进行激光熔覆实验,熔覆材料有两种,纯KF-Co50钴基自熔性粉末和掺杂10%Zr02的混合粉末,并对两组试样熔覆层的显微组织形貌和力学性能进行了分析。具体研究内容如下：利用ANSYS有限元软件建立了预置式激光熔覆几何模型,并利用参数化设计语言APDL实现了移动激光热源的施加。温度场模拟结果表明,激光熔覆熔池呈椭球形,熔池内温度等温线呈勺状,并且光斑前沿温度梯度大(等温线密集),而光斑后的熔覆层温度梯度小(等温线稀疏)。不同激光输出功率下熔池内温度场分布的研究结果表明,随着激光功率的增大,熔池内最高温度也逐渐增大,熔深增加,为保证熔覆层较小的稀释率,激光功率选择在1000W—1100W之间比较合适。利用Laserline LDF 4000-100型号半导体激光器在TC4合金上进行预置式激光熔覆实验,实验参数为：激光输出功率P=1000W,扫描速度V=5mm/s,激光光斑直径D=3mm。随后利用XRD、EPMA、SEM等实验设备对熔覆层进行形貌及相组成分析。分析结果表明,A1和A2(添加10%部分稳定Zr02)两组试样的熔覆层物相大体相同,主要是在7-Co和少量β-Ti固溶体上分布着长条或块状的TiB2和WB,原位生成的呈颗粒状的TiC,以及CoTi、Cr23C6、CrB硬质增强相等,A2试样整个熔覆层内弥散分布着大量细小的白色Zr02颗粒。采用型号为DHV-1000的维氏硬度计测量熔覆层的显微硬度值。熔覆层横截面显微硬度分布曲线表明,钴基复合涂层的显微硬度值与钛合金基体相比得到显著提高,约为基体硬度的3倍,显微硬度值由熔覆层表面至基体呈梯度平缓下降趋势。横向对比两组试样的显微硬度分布曲线可知,陶瓷颗粒氧化锆的添加并没有显著提高熔覆层的硬度,主要是为了减少熔覆层内裂纹的产生及扩展,提高熔覆层的强度和韧性。