随着我国工业的快速发展,泵阀产品在高温、高压、高载荷及腐蚀介质等恶劣环境下工作的情况越来越多,这对泵阀产品关键零部件表面的耐磨耐蚀性能提出了更高的要求,科研人员也在致力于探索和尝试新工艺新技术来对现有产品进行创新升级,以求设计研发出可靠性更高、使用寿命更长的高参数泵阀产品。本课题以泵阀产品关键零部件表面性能强化为出发点,利用半导体激光器在不锈钢表面激光熔覆Ni50与WC的复合熔覆层,主要研究WC含量与形态对镍基合金熔覆层组织及性能的影响,探索WC与Ni50的合适配比以及WC对镍基合金熔覆层性能强化机理的影响,并在球阀球体表面开展激光熔覆层制备及使用寿命测试。主要研究工作和取得的结论如下:1、研究了激光功率和扫描速度对熔覆层成型性能的影响,通过分析熔覆层的宏观形貌、力学性能以及裂纹敏感性三方面对激光熔覆工艺参数进行优化,确定合适的工艺参数为:激光功率1.5kW,扫描速度为2mm/s,光斑尺寸4×4mm,送粉量11g/min。2、研究了镍包WC含量对镍基合金熔覆层宏观形貌、裂纹敏感性、物相、组织、显微硬度、耐磨性、耐蚀性等的影响。研究表明,Ni50熔覆层底部为柱状晶和树枝晶,枝晶间弥散分布着白色碳化物硬质相。随着镍包WC添加量增多,熔覆层底部柱状晶逐渐消失,白色碳化物增多,组织逐渐细化,树枝晶逐渐增多,生长方向趋于无序。Ni50熔覆层的主要物相为γ-（Ni,Fe）、Fe₇Ni₃、M₂₃C₆等。当添加镍包WC后,熔覆层主要物相发生变化,主要为FeNi₃、Fe₇Ni₃、Fe₂W等,γ-（Ni,Fe）奥氏体减少,金属间化合物FeNi₃、Fe₂W原位生成。熔覆层的显微硬度随镍包WC的添加量增加而提高,熔覆层的摩擦系数先降低后上升,磨损体积先减小后增大。镍包WC添加量30%的熔覆层摩擦系数最低、磨损体积最小、耐磨性最好。熔覆层耐蚀性先增加后减小。3、研究和分析了不同球形WC含量的镍基合金熔覆层成型形貌、WC颗粒分布、组织和性能。研究表明,球形WC的添加对镍基熔覆层物相有明显影响,相比纯镍基熔覆层的物相,新增FeNi₃、Fe₂W、WC和W₂C等物相,加入的WC颗粒可抑制面心立方结构γ-（Ni,Fe）相生成,促进金属间化合物FeNi₃、Fe₂W增多。在熔覆层中加入球形WC颗粒后,熔覆层树枝晶组织细化,硬质相从长条状、树枝状到块状发生一系列形态变化。随着球形WC颗粒含量增加,熔覆层显微硬度有明显提升;除Ni50/10%WC熔覆层外,其余熔覆层磨损体积降低,耐磨性增加。Ni50/20%WC、Ni50/40%WC熔覆层的耐蚀性相对较好。4、通过综合分析镍基WC增强型复合熔覆层宏观形貌、裂纹敏感性、物相、组织、显微硬度、耐磨性、耐蚀性等的性能指标,镍包WC和球形WC的添加量分别为30%和20%时,熔覆层的裂纹敏感性较低、耐磨耐蚀性较优,并且在球阀球体表面成功制备激光熔覆层,经测试能有效提高球阀产品的使用寿命。