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马氏体不锈钢（martensite stainless steel,MSS）具有强度高、耐蚀性好等特性,在工业上已得到广泛应用,但其韧性较低。众所周知,添加氮（N）元素和合金化可有效提高钢的综合力学性能和耐蚀性能。因此,本论文采用激光原位氮化和合金化（Nb、Cu）的方式设计制备高性能MSS。采用XRD、EPMA、SEM、TEM等材料表征手段,系统研究了利用氮气（N2）进行激光原位氮化与（Nb、Cu）合金化对MSS熔覆层组织性能的影响及其微观机制。主要研究内容如下:（1）研究了激光原位氮化对MSS熔覆层的影响。针对氮在MSS中的固溶度极低（0.045 wt.%,1 bar,1600℃）,通常需要通过高压高温处理,采用以N2为保护气体的方式实现激光原位氮化,在大气环境下制备出高氮MSS涂层（N含量为0.14 wt.%）。结果表明,该涂层由马氏体（M）、奥氏体（A）、纳米沉淀相(M23C6和M2N,M代表Fe、Cr等)组成,具有优异的力学性能（抗拉强度（UTS）为1900 MPa,断后延伸率（EL）为7.3%）,且耐腐蚀性能优于目前文献报道的MSS激光熔覆涂层。这是由于晶粒细化、纳米析出、间隙固溶体和位错强化等共同贡献的结果。（2）研究了Nb合金化（01.0 wt.%）对MSS熔覆层的影响。结果表明:不含Nb试样主要由马氏体（M）、奥氏体（A）、M23C6和M2N纳米析出相组成。添加Nb元素后,板条马氏体组织细化,Nb（C,N）和NbC纳米析出相取代原始M2N相析出。随着Nb含量的增加（01.0wt.%）,熔覆层平均硬度值从437 HV0.2提高至502 HV0.2。当Nb含量为00.5 wt.%时,熔覆层的力学性能和耐蚀性随着Nb含量增加而提高,当Nb含量增至1 wt.%时,性能略有下降。含0.5 wt.%Nb的激光熔覆涂层具有最佳的力学性能:UTS和EL分别为1780 MPa和10.5%。优异的综合性能可以归因于Nb合金化产生的组织细化、固溶强化和析出强化效应。（3）研究了Cu合金化（0-2.5wt.%）对MSS熔覆层的影响。结果表明:对于原始态,Cu合金化对涂层的力学性能影响不明显。但由于Cu是促进钢奥氏体化和提高其耐蚀性元素,添加Cu元素后,熔覆层出现少量奥氏体,出现Cu的富集层,样品的耐腐蚀性能显著提高。经600℃×1 h时效处理后,含Cu熔覆层析出Cu40Fe60与M23C6第二相,组织明显细化,断后延伸率较原始态提高了30%,但强度略有下降,耐蚀性能明显下降。含Cu量为2.5 wt.%的时效态试样力学性能最佳,UTS较无Cu试样提高约400 MPa。