H13(4Cr5MoSiV1)合金模具钢作为热作模具钢中使用非常广泛的模具钢之一,被广泛使用在冲击载荷大的压铸模、锻模、热挤压模等。在实际使用的过程中,例如,H13钢制分流模在铝型材的挤压过程中起到至关重要作用,其主要失效形式是热疲劳磨损和断裂。激光熔覆是一种先进的表面强化技术,可以很好地解决分流模的使用寿命问题。从现有的研究报道来看,在H13钢表面熔覆高温合金增强相的涂层,特别是有关如何获得使熔覆涂层质量良好的激光熔覆工艺参数的研究目前偏少。本文采用激光熔覆技术在H13钢表面激光熔覆Ni基合金涂层,分析了涂层与基体结合的组织形貌、物相组成以及涂层的力学性能。并依据涂层的熔覆尺寸,采用数据分析PCA-TOPSIS法,优化得出最优的工艺参数。为提高H13钢在挤压模具中的综合性能,延长其在生产实际中的使用寿命,同时也为激光熔覆工艺参数的优化提供理论和指导。本文介绍了利用正交试验分析激光熔覆工艺参数对熔覆尺寸的影响;借助光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)分析了不同激光熔覆工艺对涂层宏观形貌以及组织形态的影响;借助X射线衍射仪(XRD)分析对涂层的成分进行定量分析;采用显微硬度计对各涂层截面沿层深方向的显微硬度进行表征;同时也对涂层的磨擦磨损性能以及常温疲劳性能进行表征。依据光学显微镜和扫描电镜分析涂层的组织形态和微观形貌,分析不同的激光熔覆工艺参数对熔覆涂层的宏观形貌影响,并对微观缺陷进行分析。采用数据分析方法PCA-TOPSIS法,依据单道熔覆的几何尺寸,优化出最优工艺参数。H13钢中添加Ni基合金的X射线衍射图谱表明,在Ni60A涂层主要由Cr23C6、γ(Fe-Ni)和Ni2Si等相组成,H13钢基体表面主要由CrFe4、Fe3C和α-Fe等相组成。涂层的显微硬度测试结果表明,涂层的显微硬度比基体有明显的提高,熔覆层截面显微硬度平均高达800HV,是基体的3~4倍。涂层的摩擦磨损实验表明,Ni60A涂层和H13钢基体在不同的载荷下,Ni60A涂层的磨损量并不随着载荷的增大而线性增大,当载荷从1200g增大到1600g时,磨损量明显变大;当载荷超出1600g时,磨损量基本不变。而H13钢的磨损量随着载荷的增大也随之呈现出线性变化,即H13钢的斜率是定值。涂层的耐腐蚀性能测试结果表明,Ni60A熔覆层的耐腐蚀性能比基体有明显的提高。为了修复失效的H13模具钢,引入了粉末吸热密度和稀释率的概念,探讨了两者的函数关系式,结果表明两者满足指数函数的关系,并通过实验得到了验证。H13钢表面熔覆Ni60A涂层的疲劳拉伸试验表明,不同的激光熔覆工艺参数下的疲劳寿命明显不同,稀释率在30%-35%之间的试样拉压疲劳寿命明显达到H13基体试样寿命的70%,为Ni基合金在稀释率可控性方面提出了理论指导。也为以后激光熔覆再制造技术在热挤压模修复中提高理论指导。