激光熔覆以其极高的功率和热输入以及极快的冷却速度、广泛的材料运用范围以及较少的缺陷成为了近十几年应用最广泛的材料加工与表面改性技术之一。激光熔覆后的熔覆层组织均匀,与基体结合强度高,能展现出优越的硬度和耐磨性,因此在高温高压工作条件下的发动机以及汽轮器叶片零件的修复、再加工、表面防护方面有着十分广泛的应用前景。另一方面,金属基复合材料在过去的二十多年里,是新型材料开发的动力源泉,因此一直是研究的热门话题。在最近的研究中,许多学者以石墨烯、碳纳米管、碳纤维等纳米碳材料为强化相,成功制备出了性能优异的纳米碳材料增强的复合材料。但是在高温合金中,却很少有引入纳米碳材料方面的研究,因为在高温合金的制备过程中的温度达到1000℃以上,因此纳米碳材料很容易被破坏,导致高温合金成分变化。针对于此,本文就纳米石墨烯片引入Inconel625镍基高温合金提供了一种可行的思路并进行具体的研究。本文以Inconel625镍基高温合金为研究对象,其具有十分优异的耐高温、腐蚀、磨损等特点,同时与钢材有着相近的热膨胀系数,对基体具有良好的润湿性,广泛应用在化工、汽轮机、船舶以及核工业等领域。在之前的研究成果中发现,相比于传统的手工氩弧焊方法,激光熔覆Inconel625可以提高汽轮机阀门硬面涂层的使用性能,保障汽轮机阀门硬面涂层在更苛刻使用环境中服役的稳定性,同时对比激光熔覆以及手工氩弧焊两种方法制备的硬面涂层,激光熔覆可以抑制基体中Fe元素稀释情况,从而提高高温下的硬度与摩擦磨损性能。为了探究Inconel625在摩擦磨损、强度以及硬度上的进一步提升,通过在纳米石墨烯片进行镀镍处理,添加到Inconel625镍基高温合金中。研究发现,通过镀镍的保护作用,绝大多数纳米石墨烯片结构在经过激光辐照以及高温熔池可以被保留下来,而小部分会因为C-C键断开导致熔池中出现少量游离的C原子,这些游离的C原子进入熔池中会结合亲碳元素Nb形成MC型碳化物,对熔覆层的力学性能产生一定的影响。但大部分纳米石墨烯片结构的引入,一方面抑制了熔覆层底部Fe元素的稀释情况,使得熔覆层顶部的硬度从260Hv提升到270Hv,熔合线附近的硬度从220Hv提升到了250Hv,减少了Fe元素对熔覆层硬度的弱化作用。其次,纳米石墨烯片的添加使得熔覆层的屈服强度提高,从430.9MPa提升到531.5MPa,但是延伸率却从33.1%降低到了25.5%,说明了少量碳化物对熔覆层的韧性起到了一定的削弱作用。最后,在熔覆层摩擦磨损性能上,纳米石墨烯片还可以作为润滑相,使得熔覆层在650℃下的摩擦系数从0.38降低至0.29,在其余温度上也均有降低。同时,纳米石墨烯片的添加转变了磨损表面的摩擦形式,由摩擦副之间摩擦转变为熔覆层和纳米石墨烯片之间的摩擦,使得熔覆层的磨损量在室温、500℃,600℃以及650℃下分别降低了6.7%,6.9%,4.4%以及35.5%。因此通过添加纳米石墨烯片,熔覆层的硬度、屈服强度与摩擦磨损性能均得到了有效的提高。