随着工业技术发展,传统材料很难满足极端工况下的使用要求,但高性能材料零件制造难度很大,因此工件表面高性能涂层制备技术对促进工业技术快速发展具有重要意义,而激光熔覆技术在制备高性能涂层方面具有极大的发展潜力。A1203陶瓷具有熔点高、硬度高及强度高的特点,目前已广泛应用于航空航天等特种领域,在零件表面制备A1203陶瓷涂层能大幅提升零件的硬度、耐磨性及耐腐蚀性。但A1203陶瓷脆性大,抗热冲击能力差,利用激光熔覆技术制备AlO3陶瓷涂层过程中,涂层温度梯度过大导致热应力过大,易使涂层出现裂纹。因此降低熔覆过程温度梯度对制备高质量A1203陶瓷涂层具有重要意义。本文以降低熔覆过程温度梯度为目标,提出了基于预热缓冷作用的双光束熔覆技术,在加工光束(主光束)熔覆Al2O3陶瓷涂层过程中,同步施加一束辅助光束,实现对熔覆过程的预热缓冷。利用ANSYS软件建立双光束熔覆Al2O3单道陶瓷涂层温度场有限元模型,分析双光束熔覆过程温度场分布规律,研究双光束熔覆对温度及温度梯度的影响,明确辅助光束整形方法,优化辅助光束能量分布,并设计满足系统要求的辅助光束光学系统。具体研究内容如下：(1)根据双光束熔覆系统要求,分析了不同激光束整形技术特点,确定了辅助光束整形方法；通过对常用平顶辅助光束能量分布数学模型进行分析,明确了辅助光束能量分布规律；(2)建立了双光束熔覆Al2O3单道陶瓷涂层温度场有限元模型,分析了温度场分布规律,证实了双光束在涂层熔覆过程中预热缓冷作用；研究了辅助光束功率密度、光斑大小及能量分布对温度梯度的影响规律,得到了优化的辅助光束能量分布；(3)设计了用于辅助光束整形的非球面透镜组,利用非球面面形函数进行拟合和优化,得到了满足要求的非球面透镜组。实现了不同形状、不同能量分布的光束输出,并设计了辅助光路其他元件。