大型舰船以及海洋钻采设备由于长期处于盐度较高的海洋环境中,腐蚀极为严重,腐蚀不但能够降低海洋装备结构的强度,缩短海洋装备寿命,还会影响作业性能和作业安全,因此寻求有效的腐蚀控制方法是我国工业发展关注的重要问题。镍基高温合金凭借其耐高温、耐腐蚀、耐复杂应力等性能,在制作涡轮发动机工作叶片、导向叶片、飞机发动机以及工业用燃气轮机等高温零部件方面具有广泛的适用性。激光熔覆对于镍基高温耐蚀合金的制造具有独特优势,不仅能够缩短生产时间、降低生产成本,还能优先考虑功能设计。非常适用于成型制造航空发动机及燃气机轮中喷嘴、叶片、燃烧室等热段部件以及航天飞行器、火箭发动机等复杂零件。目前,镍基高温合金成型过程中的微观组织及元素成分控制是限制激光熔覆制备镍基合金进一步发展的关键,而这两方面问题都与熔池中传热传质现象有关,如何理解和调控熔池内复杂热物理过程,是目前研究的主要趋势,也是进一步预测及控制激光熔覆制备的镍基高温合金零件的微观组织和力学性能的基础与前提。在实际工业生产中,激光光斑对生产效率和熔覆层的凝固参数有着较大的影响。因此,本文主要包括两个研究内容:首先,本文主要讨论圆形光斑激光熔覆过程中的熔池温度场和流场分布,及marangoni效应对熔池形状及凝固参数的影响。结果表明,Marangoni对流引起熔池表面流速出现双峰现象。计算了熔覆层温度梯度(G)和凝固速率(S)以预测凝固微观结构的形态和尺寸。模拟结果表明,在熔池的凝固过程中,冷却速率(G×S)从熔覆层的顶部区域开始降低,并且熔覆层的凝固速率从顶部到底部逐渐减小,其对应的微观结构与实验结果非常吻合,且当模拟熔池深度小于预先放置的粉末层的厚度时,基体与熔覆层之间的冶金结合不是很好。其次,在实际生产中,为了提高效率,矩形光斑得到了广泛的应用,所以本文又研究了矩形光斑激光熔覆过程。在4000 W的激光功率和3 mm/s的扫描速度下,熔覆层表面温度梯度G最大为500 K/mm,最大冷却速度ε为600 K/s,凝固速率S为1.20 mm/s。随着距离熔覆层表面距离的增加,G,ε和S均减小。随着距熔覆层顶面距离的增加,G/S首先略微下降,然后又上升,而冷却速度ε下降。为以后预测及控制熔覆层微观组织及性能打下了基础。该论文有图40幅,表4个,参考文献105篇。