镁及其合金的强度和硬度低、耐腐蚀性差,严重阻碍了其在工业领域内的应用,高熵合金作为一种新型的结构材料,有高强度、高硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等优点。利用高熵合金来改善镁合金表面性能对扩大镁合金的工业应用有着重要作用。利用LDF4000-100光纤耦合式半导体激光器,在镁合金表面熔覆高熵合金粉末,来提高镁合金的表面性能。AZ91D镁合金与高熵合金热物理性能差异过大,在镁合金表面激光熔覆高熵合金熔覆层存在一定的困难,只有熔覆材料与基体材料有良好的润湿性和自熔性才可以获得理想的冶金结合。本文基于对镁合金表面改性材料体系以及高熵合金相形成机理的研究,设计了适用于AZ91D镁合金表面的梯度复合熔覆层合金体系,并通过开展激光熔覆实验对体系进一步优化,选择了梯度复合熔覆层合金体系——Al4Ni/Al2Cr Cu2Fe Ni2Ti和Al4Ni/Al2Cr Cu Fe Ni2Ti。采用激光熔覆法在AZ91D镁合金基体上成功制备了梯度复合熔覆层Al4Ni/Al2Cr Cu2Fe Ni2Ti和Al4Ni/Al2Cr Cu Fe Ni2Ti。利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪对梯度复合熔覆层的组织进行分析,使用显微维氏硬度计和电化学工作站对室温下梯度复合熔覆层的显微硬度和耐腐蚀性能进行研究。实验结果表明,激光功率和扫描速度对熔覆层质量有直接影响。高功率或低速度可能由于过多的能量而导致表面蒸发和孔的形成。相反,低功率或高速度会导致粉末不充分的熔化和混合,导致熔覆层分布不均匀或冶金结合失败。当激光功率不变时,熔覆层的高度H、深度h和稀释率η都随着扫描速度的增加而逐渐降低。综合考虑了熔覆层的表面形貌质量、气孔、裂纹等缺陷,最终,选择中间熔覆层的工艺参数为:P=900 W,v=10 mm·s-1;高熵合金熔覆层Al2Cr Cu Fe Ni2Ti、Al2Cr Cu2Fe Ni2Ti的工艺参数分别为:P=1500 W,v=17 mm·s-1和P=1400 W,v=17 mm·s-1。中间合金熔覆层Al4Ni主要由ɑ-Al、Al3Ni2、Al2Mg、Al12Mg17和Al3Mg2组成,高熵合金熔覆层Al2Cr Cu Fe Ni2Ti和Al2Cr Cu Fe Ni2Ti都是由BCC相、FCC相以及Laves相组成。高熵合金熔覆层、中间熔覆层Al4Ni和AZ91D镁基体具有良好的冶金结合。中间熔覆层Al4Ni(269.25 HV0.2)的平均硬度大约是AZ91D镁合金基体(54.96 HV0.2)的4.9倍;高熵合金熔覆层Al2Cr Cu Fe Ni2Ti(677.67 HV0.2)和Al2Cr Cu2Fe Ni2Ti(678.57 HV0.2)平均硬度约为AZ91D镁合金基体(54.96 HV0.2)的12倍,梯度复合熔覆层有效地提高了AZ91D镁合金的表面硬度。梯度复合熔覆层Al4Ni/Al2Cr Cu2Fe Ni2Ti和Al4Ni/Al2Cr Cu Fe Ni2Ti在3.5 wt%Na Cl溶液中的耐蚀性优于AZ91D镁合金基体,而梯度复合熔覆层Al4Ni/Al2Cr Cu Fe Ni2Ti的耐腐蚀性能最好,自腐蚀电流密度为3.002×10-7,腐蚀电压为-0.639V。