激光熔覆技术在工业领域中显著提升了资源的有效利用,成为绿色再制造技术中关键的一环。为使制备的熔覆涂层性能优良,可从工艺参数、材料等方面进行研究。超声辅助在铸造业中的应用已经取得了一定的成果,为此将超声技术引用到激光熔覆中也得到了越来越多学者的青睐。现有研究中,激光熔覆辅以超声振动往往是在某一固定搭接率下进行的,且熔覆层数单一,对熔覆方式的对比也较少。为得到熔覆效果良好的涂层,本文以在45钢基材上熔覆制备Ni60涂层为例,研究合适的搭接率,并进行多层熔覆,对比不同扫描方式下施加超声振动的熔覆效果,寻求在超声辅助下整个熔覆全周期的最优工艺参数与方法。在多层熔覆前需要先获得熔覆效果良好的单层熔覆涂层,为此建立有限元模型,分析在高中低三种不同搭接率下的温度场模型。仿真结果发现66%搭接的模型温度场累积最高,推测此搭接率下熔覆效果较差。为此试验验证仿真结果,单层单道粗略试制熔覆效果良好的涂层,确定各工艺参数的大致范围。在此范围内设计并进行正交试验,根据建立的评分体系确定出单道最优基本工艺参数。在此参数下进行变搭接率熔覆试验,试验结果与仿真一致,后续试验排除66%搭接。确定合适的超声功率后,在33%和50%搭接率下分别进行施加与不施加超声辅助的对照试验。对比后发现涂层内晶粒形貌较为复杂,但生长方式具有相似规律,大致可表现为涂层底部晶粒胞状生长,柱状枝晶在涂层中部生长,等轴晶则分布在顶部。超声振动能有效细化晶粒。综合对比微观组织、耐磨性等因素后,发现超声辅助下,50%搭接的试件涂层性能最优。基于已经确定的搭接率与超声功率等单层熔覆最优参数进行多层熔覆,分别在一字型和十字型熔覆方式下进行施加超声振动与不施加的对比试验。试验发现相对于十字型熔覆,一字型熔覆方式下得到的涂层,其性能更好,裂纹等缺陷更少。此外,通过能谱扫描分析与电镜图的观察可以看出,熔覆过程引用超声辅助,声流效应与机械振动能使图层中各元素与物相分布更加均匀。空化效应等能有效的碎化晶粒,使晶粒尺寸减小,继而提升熔覆效果与涂层的质量,制备了熔覆效果良好的Ni60涂层。