本文利用ANSYS软件使用有限元分析方法对铝合金激光熔覆过程中的温度场进行了模拟,研究了不同激光功率和扫描速度对激光熔覆过程中热行为的影响。文中提出了一种改进的三维有限元模型,用于研究激光熔覆Al Si10Mg合金时的热行为和组织演变。通过实验和理论计算,区分了Al Si10Mg粉末和Al Si10Mg合金的不同材料性能,为数值模拟提供了更可靠的材料参数。同时为了研究熔覆层形成过程中的熔化和凝固行为,建立了模拟Al Si10Mg在熔覆过程中从粉末状态到熔化状态再到合金状态的物态转换的温度选择判断机制。此外,为了进一步模拟粉末颗粒及颗粒间空隙对温度分布的影响,本文采用简化的指数衰减模型对热源进行了修正。同时考虑到重熔区两侧材料热物理属性和激光吸收率的不同,采用复合非对称热源进行多道激光熔覆的模拟。通过模拟熔池在熔覆过程中的温度分布演变,改进的有限元模型可用于预测熔覆层的几何形貌（忽略熔池流动的影响）和温度变化历程。通过实验测量熔覆层截面的尺寸,模型计算的结果取得较好的吻合。本文利用热力间接耦合的方法研究了激光熔覆的瞬时与残余应力以及热变形现象。研究发现,熔池与基体的交界位置沿接触线产生了最大应力值,且该位置主要受到压应力,是由于距离熔池越近的位置温度越高,相对于其附近低温区材料,极易产生极大的温度梯度,使得压应力达到了约172MPa,而熔池后方所受的压应力随着熔池的远离迅速降低,在冷却的过程中逐渐衰减至约16MPa。随着扫描速度增加,试样中的最大瞬时应力逐渐提高。当熔池凝固后,熔覆层自身开始冷却收缩,由于熔覆层表面不受到外力约束,因此冷却收缩过程中只产生较小的拉应力。熔覆层的表面容易产生气孔等缺陷,因此熔覆层表面的残余应力可能会导致表面裂纹的出现。熔覆层在热力作用产生较小的热膨胀（0.06mm）,且基体发生了轻微的翘曲。根据读取温度场在熔池边界上的模拟结果,研究了不同激光扫描参数下的熔池边界上的温度梯度（G）、凝固生长速率（R）、G×R和G/R及以上物理量对熔覆层显微组织结构和尺寸的影响。结合实验结果分析,在金属粉末充分熔化时,G×R值越高,熔覆层显微硬度越高。当激光扫描速度为0.01m/s,激光功率为800W时,G×R值为1.7×10³～5.3×10³℃/s,此时获得的熔覆层成形质量最好,且平均显微硬度最高(96.6HV_0.05)。对照不同工艺参数下的实验结果,在达到金属粉末汽化点之前,激光的能量密度越高,熔覆层的气孔、球化等缺陷越少。