激光熔覆技术是指在激光热源的作用下瞬间加热融化熔覆材料于某种基材上的一种表面涂覆技术，该技术中的熔池中的物质交换以及快速凝固过程研究是分析的重点。激光熔覆非晶涂层是非晶态合金拓宽应用范围的一个重要手段。然而具有较高非晶形成能力的合金系通常含有贵金属成分，如Zr、Pd、Pt等，这些金属一方面价格昂贵，另一方面在熔覆过程中易氧化，因此大多数激光熔覆非晶时需要惰性气体保护仓或者二次重熔等手段，其工艺较为复杂，阻碍了非晶涂层的应用和发展，因此通过简单工艺制备铁钴基等廉价合金系的非晶涂层具有重要的理论意义和实际的应用价值。　　本文利用激光熔覆技术，采用同轴送粉方式和熔池温度实时反馈系统、一步法在低碳钢表面上制备了铁钴基非晶复合涂层。主要研究内容包括：熔覆工艺参数对熔覆层微观组织、相结构以及非晶形成能力的影响规律，熔覆层的微观组织特点和相结构的演变规律和机制，熔覆层力学性能、电化学腐蚀性能和热稳定性等。主要研究成果如下：　　针对FeCoBSiCNb合金体系，系统研究了激光熔覆工艺参数对涂层微观组织、相分布和非晶形成能力的影响规律和关键因素。研究结果表明激光的功率密度会影响熔覆层和基体之间的稀释率，随着激光功率密度的增加，稀释率会随之增大。稀释率较低时，熔覆层以非晶相为主，与基体熔合线附近有柱状树枝晶→等轴晶→非晶的过渡现象，随着稀释率的增大，非晶相和枝晶相→非晶相的过渡现象都逐渐消失，熔覆层以细小的“雪花”状枝晶组织为主，这些相包括Fe2B相和bcc-Fe相等。在保证稀释率都比较低的基础上，研究了激光扫描速度对熔覆层中非晶相体积含量的影响，实验结果表明激光扫描速度越大，熔覆层中的非晶含量越高，当激光扫描速度大于45mm/s时，熔覆层中的非晶含量可达90％左右。　　观察和分析了在激光功率密度273.79W/mm2、扫描速度50mm/s、送粉速度51.36g/min、保护气15L/min时激光熔覆涂层的相和组织分布，实验结果表明熔覆层主要由非晶相和弥散分布的NbC颗粒相（尺寸在200nm-500nm之间）组成，能谱分布显示，NbC颗粒相周围富集B元素。从基体/熔覆层界面到熔覆层内部的组织呈梯度分布：平面晶→胞状晶→柱状树枝晶→等轴树枝晶→非晶。XRD结果显示：在熔覆层的最表层多以Fe2B和bcc-Fe相为主；熔覆层中部多以非晶相和NbC颗粒相为主；熔覆层与基体融合线附近多以bcc-Fe相为主。利用热力学和动力学解释了熔覆层的凝固组织中过渡组织的演变机制，即柱状树枝晶→等轴晶和等轴晶→非晶的转变机制。柱状枝晶尖端成分过冷、温度梯度(G)/凝固速率(R)的减小、异质形核和对流作用是导致柱状树枝晶→等轴树枝晶转变的主要原因；等轴树枝晶尖端区过冷度ΔT的增大和固液界面的化学组分接近非晶形成能力高的名义成分是等轴树枝晶→非晶转变的主要原因。　　系统测试了FeCoBSiCNb非晶复合涂层的力学性能和电化学腐蚀性能，并讨论了NbC颗粒对熔覆层性能的影响。结果显示以NbC颗粒嵌在非晶相中为熔覆层主要组织的非晶层的显微维氏硬度约1245HV，压痕形貌显示颗粒相NbC对熔覆层的硬度值有贡献。纳米压痕测试结果表明，激光熔覆涂层中非晶相的纳米显微硬度平均值约为1756HV左右，弹性模量为314GPa，远高于涂层中的枝晶相和基体，熔覆层的非均匀锯齿流变行为依赖于加载速率，当加载速率较低时，出现锯齿流变台阶，当逐渐增加加载速率的时候，锯齿流变现象逐渐消失。熔覆层的非晶相和NbC颗粒相区域的耐磨性要优于枝晶相区，NbC颗粒在非晶相中可提高耐磨性，而NbC颗粒在枝晶相中时会导致该区域耐磨性降低。电化学腐蚀结果表明，熔覆层的耐腐蚀性优于基体，NbC颗粒相的存在会降低熔覆层的耐蚀性能。对熔覆层进行不同温度退火试验和在Tg温度(526℃)不同退火时间的试验并对其进行相、组织结构分析，结果表明，熔覆层在600℃退火时开始发生晶化现象。当退火温度增加时，NbC颗粒相周围富集的B元素发生了扩散和重组，析出纳米级的金属间隙化合物Fe2B、Fe23B6等硬脆相，使得熔覆层的显微硬度有所增加。在Tg温度退火2小时，涂层非晶相中出现微区结构弛豫现象，形成细小的纳米晶相（bcc-Fe），导致涂层硬度值增加，随着退火时间的增加，纳米晶长大，涂层的显微硬度值呈现下降的趋势。