送粉式激光熔覆因其具有工艺参数可控、对激光能量吸收率高、无内部气孔、生产效率高、熔覆材料和基体材料同时加热等诸多优点,展示出极强的研究开发价值。本文在跟踪、查阅国内外相关理论、应用研究现状的基础上,针对以下几方面展开研究:(1)将多元线性回归模型和遗传神经网络对比应用于激光熔覆质量预测。结果表明:多元线性回归分析应用于激光熔覆的质量预测是可行的;多元线性回归分析与遗传神经网络相比较,前者能直观获得熔覆层宽、高、基体熔深与规范参数之间的定量函数关系,更为方便,一般情况下应优先选用;后者预测精度相对较高,但运算过程相对复杂,更适合精度要求较高的场合。(2)建立了同轴送粉式激光熔覆的解析模型,确定出了不同工艺参数下的激光束能量的重分配比例,计算出了粉末粒子在飞行过程中的温升。并发现粉末粒子的温升与激光功率呈近似线性关系。(3)首次将数学解析模型与有限元模型结合,模拟激光熔覆过程的温度场分布。将粉末粒子在飞行过程中的温升作为初始温度场加载给基体,基体吸收的能量包括激光束能量重分配后基体直接吸收部分和通过加热粉末粒子传递给基体的能量,模拟所得熔池形貌与试验结果相吻合。模拟结果表明熔覆层上某点热循环曲线的升温过程近似呈直线垂直上升,降温曲线近似呈双曲线的一支,并且发现预热过程不能改变双曲线的开口大小和形状,但随着预热温度的增高,双曲线沿纵坐标上移。(4)模拟了多道次激光熔覆温度场,模拟发现多道熔覆工件表面温度场呈后拖的偏椭圆状,即温度场椭圆不以光斑中心对称,而是偏向已形成熔覆层的一侧。同时分析了不同工艺参数对温度场分布的影响,分析认为预热、增大激光功率、减小扫描速率、减小送粉速率等均可以减小熔覆层开裂倾向,但作用效果却有所不同,实际生产中应将这几种工艺参数配合调节。(5)在对送粉式激光熔覆应力产生机理进行深入分析的基础上,结合应力场数值模拟分析,研究了熔覆层裂纹产生过程及机理,结果表明熔覆层中心偏基体一侧是裂纹敏感区,该区域处于纵向拉伸、横向和厚向压缩的第三类主应变状态。