高速激光熔覆技术可以在基材表面制备高性能涂层,并且极大地提升熔覆效率,在冶金涂层领域具有独特的应用优势。高速激光熔覆技术线速度为10m/min以上,为传统激光熔覆技术的5倍以上,熔覆效率提升3倍以上。本文以矿井液压支架系统中的关键零部件立柱和缸筒为研究对象,立柱和缸筒在工作过程中常因耐磨、耐蚀性能不足导致零部件内外表面锈蚀、脱落而失效报废,在立柱表面和缸筒内壁制备高耐磨、耐蚀性的涂层,可以有效延长液压支架使用寿命,节约成本,对实现绿色生产起到有效的推动作用。本文首先利用有限元分析方法模拟激光熔覆过程,借助ANSYS软件中的“单元生死”功能和体生热率载荷实现熔覆过程,以研究激光熔覆工艺参数对于熔覆涂层残余应力的影响机理。研究结果表明,激光功率增大,温度梯度增大,残余应力增加;扫描速度增大,温度梯度降低,残余应力主应力减小。在提升熔覆线速度的前提下,采取正交试验方法,研究工艺参数影响涂层表面质量、微观组织结构及性能的机制。不同参数所制备的涂层表面平整、无缺陷,显微组织结构相似,尺寸略有差异,主要为细小的柱状枝晶和网状等轴晶。采用单因子方差分析探究显微硬度与工艺参数的相关性,功率增加,送粉速率增加,显微硬度增加,耐磨性、耐蚀性与工艺参数的关系同显微硬度相似,都表现为随着激光功率的增大而增加,随送粉速率的增加而增加。造成性能差异的原因在于参数的改变导致涂层内部显微组织结构和涂层表面质量的差异。采用高速激光熔覆技术在半封闭空间缸筒内表面成功制备了高耐磨性、高耐蚀性的涂层,内壁涂层表面存在微小颗粒,无裂纹、坑洞缺陷。涂层性能与相同工艺参数下所制备的外表面涂层相比略有下降,原因在于缸筒内表面散热能力差导致涂层内部组织结构出现差异。此外,内壁熔覆过程中,未熔化的粉末颗粒经过内壁的反弹冲击到未完全凝固表面涂层,表面质量降低,涂层性能较外表面涂层略有下降。