316L不锈钢由于其优越的耐腐蚀性能和机械性能,被广泛地应用于航空航天、石油化工、核电等领域,然而其硬度低、耐磨性差限制了在关键摩擦运动副零部件上的应用;镍基合金具有较高的结合强度、较好的耐磨性能和优异的耐腐蚀性能,在工程应用上具有广阔的应用前景。激光熔覆沉积技术作为一种集激光加工技术、数控技术、材料技术等学科为一体的新型制造技术,基于先进的“离散-叠加”思想,采用逐点逐层堆积的成形方式,具有快速、无模具、节材的优点,近年来得到了广泛的关注。基于此,本文围绕316L不锈钢表面强化/修复的实际应用需求,以316L不锈钢为基体开展激光熔覆镍基合金沉积技术研究,并针对激光熔覆沉积技术力学性能可控性差的特点,将激光喷丸技术应用于镍基合金熔覆层,为复合强化技术的实际应用提供理论基础和工程经验。本文首先以316L不锈钢作为试验基材,镍基合金粉末为熔覆材料,开展不同工艺参数下的单层单道激光熔覆实验,确定最佳工艺参数;根据优化的工艺参数制备单层多道镍基合金熔覆层,借助现代分析测试方法,对熔覆层的物相组成和微观结构进行系统分析,研究其力学性能;采用不同的激光功率制备多层多道镍基合金熔覆层,通过XRD、OM、SEM、FE-SEM、EDS、EBSD、TEM、摩擦磨损性能、电化学性能等测试,探讨激光功率对多层多道熔覆层组织和性能的影响。研究发现采用优化后的工艺参数制备的镍基熔覆层,基体与熔覆层的冶金结合良好,无明显缺陷,熔覆层内位错密度不高但分布均匀,增大激光功率对多层多道熔覆层中的相组成没有显著影响,但使得枝晶的尺寸变大,γ-Ni固溶体相产生明显的左偏移,熔覆层的结合区形成更为粗大的柱状树枝晶,熔覆层中获得更多的等轴枝晶,熔覆层间的元素分布出现明显差异,熔覆层的显微硬度下降;由于熔覆层内含有γ-（Fe,Ni）固溶相、Cr5B3、Ni17Si3和Ni3B强化相,显著地改善了基体的摩擦磨损性能和耐腐蚀性能。采用激光喷丸技术后处理镍基合金熔覆层,研究激光喷丸处理后熔覆层的微观结构变化规律,探讨晶粒细化、位错组态演变机理,研究其残余应力场的分布,分析熔覆层的显微硬度变化,通过不同载荷下的摩擦系数和磨痕形貌分析,讨论其摩擦磨损机理;研究发现激光喷丸处理后靠近熔覆层外表面的枝晶存在一定择优取向,晶粒明显细化,降低了亚晶界的占比,但仍以小角度晶界为主,位错发生了堆积和缠结并形成位错亚结构,获得了残余压应力场且分布相对均匀,提高了熔覆层的显微硬度,降低了熔覆层的摩擦系数,随着载荷的增大,平均摩擦系数也出现了下降,磨损机理主要为粘着磨损和磨料磨损,但摩擦磨损性能更加优异。最后开展了激光熔覆沉积镍基合金再制造应用研究,通过微观组织分析,发现了多层多道V型槽激光熔覆修复与单一的多层多道激光熔覆所获得的微观组织存在一定的差异,修复层从下到上并未有序地呈现平面晶、胞状晶、柱状晶和等轴晶,枝晶的生长整体取向随机,但修复层中部枝晶的生长方向大致可分为水平、垂直和倾斜30o三个方向,修复层内存在高密度位错,在晶粒内部存在大量的纳米相,在晶界周围存在一些金属化合物,有效提升了修复层的强度。通过上述实验研究和机理分析,获得了以下创新成果:（1）采用正交实验法探究了激光熔覆工艺参数对单层单道镍基熔覆层质量的影响,揭示了激光功率和扫描速度为影响熔覆层质量的主要因素,通过极差分析法确定激光熔覆最优工艺参数,为进行大面积激光熔覆沉积提供理论和实验基础。（2）研究了激光功率对多层多道熔覆层微观组织和性能的影响,发现了随着激光功率的增大,枝晶尺寸增大,熔覆层显微硬度随之下降,掌握了激光功率对熔覆层微观组织和性能的影响规律。（3）提出了将激光喷丸技术应用于激光熔覆沉积技术制备镍基合金熔覆层,初步探索了激光冲击波作用下熔覆层的微观组织演变规律,发现激光冲击强化能有效提高表面硬度及耐磨性,解决了激光熔覆沉积制造过程中由于温度场不均匀导致零部件力学性能下降的问题。