目前的工业运用中,经热处理后的45钢存在着表面硬度低、耐磨性差、易氧化等不足而限制了它的进一步广泛应用。通过采用高能激光束在被选定工件表面熔覆一层具有特殊性能的合金粉末,可以改善工件综合性能,这种表面改性技术称为激光熔覆技术。因此,通过激光熔覆在45钢表面制备出与基材成分接近、界面结合牢固、高硬耐磨且成本低廉的Fe-Cr-Si合金涂层便成为近年来材料科学和表面工程领域致力于研究的热点。本实验在45钢板材上进行不同机械振动参数辅助下,同步送粉法输送激光熔覆铁基自熔性粉末,获得Fe-Cr-Si合金熔覆层。对比不同振动参数下的实验试样宏观和微观结构,研究分析不同机械振动参数对熔覆层及结合界面性能差异。其中,通过OM分析涂层与基体材料的组织形貌,利用XRD、SEM等表征手段研究了熔覆层及熔覆层与基材间的结构和显微组织,同时借助EDS点扫描及线扫描手段,分析熔覆层与基材间相组成和元素分布,采用显微硬度计测试研究了合金涂层中的显微硬度分布,然后根据不同振动参数下的熔覆层相貌特征确定激光热源分布,进行熔覆过程数值模拟分析。最后,针对不同振动参数下结合界面处的元素分布规律,计算该元素的扩散系数与浓度和距离的关系。结果表明：1、在合理的振动参数范围内,涂层可获得良好的表面质量,且熔覆层与基体的结合性能好,为冶金结合。但在机械振动能量增加的情况下,涂层表面出现熔化瘤,且表面粗糙。2、机械振动能量相近下,分别对振幅占优和频率占优情况的激光熔覆过程进行有限元模拟。结果表明,振幅占优时激光熔池中心热量更为集中,熔池熔深增加,熔宽减小,温度梯度增加；频率占优时激光熔池产生均化现象,熔池熔深减小,熔宽增加。从不同振动参数的热循环曲线来看,振幅的作用是使温度梯度增加,频率的作用反之。根据冷却后残余应力场分布图和分布曲线可得：机械振动对激光熔覆残余应力的分布位置影响较小,但振幅占优和频率占优的激光熔覆试样中,沿扫略方向残余应力压应力值有一定的减小,说明机械振动对激光熔覆残余应力有缓释作用。3、Fe-Cr-Si合金粉末在激光熔覆过程中可形成以α-Fe或γ-Fe为基体的合金碳化物(Fe,Cr)7C3、(Fe, Cr)23C6和少量以Fe2B为代表的硼化物,这些碳化物和硼化物具有较高的强度和硬度。而根据机械振动能量计算,可知振幅对激振能的变化影响比较明显,频率作用较小。4、激光熔覆微观结构中发现,在熔覆层和基体间易形成2～3μm深色带状结构,为Cr、 Si等合金元素扩散速率不平衡导致的结果。本文测定界面处Fe-(Cr、Si)扩散中Cr、Si元素浓度分布曲线并计算扩散系数,结果可得,机械振动可使等浓度位置的扩散系数下降,界面处Cr、Si元素扩散系数与温度梯度和浓度有关,且振动参数中幅度对扩散系数的影响大于频率