工程应用中工件的磨损与腐蚀往往同时发生，当两者交互作用时，腐蚀会加速磨损，磨损又促进腐蚀，极大地加速了材料的破坏，造成巨大的经济损失。通过激光熔覆技术在工程部件表面制备一层高耐磨耐腐蚀熔覆层，能显著改善其表面性能，有效地提高其使用寿命。因而，设计研发一种性优价廉的激光熔覆铁基合金粉末，使熔覆层同时具有较佳的耐磨与耐蚀性，不仅具有较高的科研价值，而且有利于促进表面工程技术的应用与发展。　　本文以铁基激光熔覆合金粉末为研究基础，通过研究粉末组分与熔覆层性能之间的关系确定粉末的最终组成。研究合金元素对熔覆层组织及性能的影响规律，着重研究了熔覆层耐腐蚀性能，分析了熔池的凝固过程，包括碳化物的形核机理及碳化物与熔覆层基体的形核界面等，同时探讨了熔覆层中碳化物增强相的细化途径。　　通过低碳钢表面单道重熔及铁基自熔性合金粉末熔覆成形实验，优化了激光熔覆的工艺参数。工艺参数确定为预置粉层厚1mm，激光功率1000W，扫描速度5mm/s，离焦量15mm，搭接率30％，保护气流量10L/min。Fe-Ti-V-C系熔覆合金粉末初步设计为钛钒碳原子比为1∶1∶3.2，TiC-VC名义生成含量为20％。当熔覆粉末中石墨含量过高时，熔覆层中出现残余奥氏体，导致熔覆层的硬度与耐磨性下降，同时熔覆层基体中低碳马氏体向片状马氏体转变，多层熔覆时会出现回火软化现象，即熔覆后一层时会对前一层产生回火软化的作用，且熔覆层硬度越高，回火软化现象越明显。　　熔覆粉末中Cr元素或稀土CeO2的添加均影响熔覆层的组织与性能。粉末中随Cr含量的增加，熔覆层中残余奥氏体的数量先增多后减少再增多，而熔覆层的硬度则先显著提高而后降低并趋于稳定，熔覆层硬度最高可达1090HV0.2。当Cr为12.0wt.％或更高时，熔覆层中出现呈长条状的Cr3C2。随CeO2含量的增加，熔覆层中残余奥氏体的数量逐渐减少，而片状珠光体的数量逐渐增多，且当CeO2含量达2.0％时，熔覆层中出现少量CeC。　　适量的Cr或CeO2均能明显提高熔覆层的耐蚀性，当粉末中含12.0wt.％ Cr或0.5wt.％ CeO2时，熔覆层耐蚀性显著提高，分别为原来的4.50倍与3.57倍。随Cr、CeO2含量的增加，熔覆层耐蚀性先升高后降低。经优化研究，熔覆粉末中合金元素的最优添加量为3.0 wt.％Cr与0.25wt.％CeO2，熔覆层耐蚀性显著提高，提高到7.33倍，电化学阻抗谱分析及腐蚀形貌表明熔覆层中的点蚀现象消失，腐蚀表面呈现光滑平整。X射线光电子能谱及Mott-Schottky曲线分析结果表明，熔覆层表面钝化膜半导体特征由p型转变为n-p型，钝化膜中Fe3O4呈p型半导体特征，n-p型半导体中Fe(OH)3呈n型半导体特征，Cr(OH)3呈p型半导体特征。　　Fe-Ti-V-C-3.0Cr-0.25CeO2合金粉末熔覆层成形良好，熔覆接头中无气孔与裂纹缺陷。熔覆层物相为α-Fe，γ-Fe，TiC，VC与TiVC2，碳化物颗粒大小不等，呈多角块状或呈长条状均匀分布于熔覆层基体中。元素面分布及所萃取出的碳化物高分辨晶格像分析结果表明Cr元素均匀固溶于熔覆层基体中，0.5-2μm的多角块状碳化物是由纳米级的TiC、VC及TiVC2组成的复合碳化物;而长条状碳化物则主要为单一的VC。熔覆层基体组织为板条马氏体与少量残余奥氏体，使其具有较佳的抗裂性。熔覆层硬度达到1030 HV0.2，其高硬度可归因于板条马氏体优良的强韧性、碳化物的弥散强化作用以及Cr元素的固溶强化作用。　　研究结果表明Fe-Ti-V-C-3.0Cr-0.25CeO2粉末熔覆层的耐磨性与耐蚀性相对低碳钢基体显著提高，分别为低碳钢基体的16.85倍与9.06倍。　　熔覆过程中熔池凝固时，TiC与VC碳化物热力学形核析出温度条件分别为:TTiC＜2599K，TVC＜1894K。当熔池温度降至2599-1894K温度之间时，熔池中只有TiC析出，当熔池温度降至1894K以下时，VC开始析出，则其可存在两种形核方式，一种为依附TiC非自发形核，另一种为在熔池中自发形核。通过计算可知，在碳化物与初生奥氏体的低指数晶面中，(110)TiC//(111)γ-Fe的错配度为9.66％，(110)VC//(111)γ-Fe的错配度为8.40％，两者的错配度介于6％-12％之间，说明TiC与VC能有效地作为γ-Fe的异质形核核心，而且相比TiC，VC更能有效地作为γ-Fe形核核心。　　通过脉冲模式激光熔覆可显著细化熔覆层晶粒尺寸及碳化物颗粒尺寸，碳化物尺寸分布更为集中，且随脉冲频率的增加，细化作用逐渐增强。当脉冲频率为4500HZ，占空比为90％时，熔覆层平均晶粒尺寸为6.86μm，部分碳化物达到纳米级。脉冲激光熔覆可显著提高熔覆层的硬度，且其随脉冲频率的增加逐渐升高，硬度最高可提高210 HV0.2达到1160 HV0.2。然而，脉冲激光熔覆会对熔覆层耐蚀性产生不利影响，当熔覆层晶粒及碳化物得以细化后，熔覆层中腐蚀微电池数量增多，引起耐腐蚀性能的下降。