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汽轮机需要在高温、高压下长期运行,转子轴颈极易磨损,制约着汽轮机转子的使用寿命。近年来,伴随着激光加工技术的发展,激光熔覆技术已逐渐用于受损汽轮机转子轴的修复,但与此相关的很多基础工艺问题的研究还不够深入。因此,本文以汽轮机转子轴颈为研究对象,对激光熔覆再制造汽轮机转子技术涉及到的基础工艺问题进行了研究。(1)针对28CrMoNiV材质汽轮机转子的使用工况和不同类型转子的使用要求,开发了S1、S1L和S1M三种类型的激光熔覆专用铁基合金粉末,并分别在28CrMoNiV基体上利用激光熔覆方法制备了三种合金熔覆层,选出了最优的工艺参数范围。试验结果表明,S1粉末的最佳熔覆工艺为:激光功率2100W-2700W,扫描速度3mm/s,送粉率12g/min;S1L粉末的最佳熔覆工艺为:激光功率2100W-2400W,扫描速度3mm/s,送粉率12g/min;S1M粉末的最佳熔覆工艺为:激光功率2700W-3000W,扫描速度3mm/s,送粉率20g/min。三种粉末的最佳搭接率均为40%。(2)对激光再制造熔覆层及热影响区的组织进行了研究。结果表明:激光再制造涂层组织为铁素体晶粒+共晶组织,呈现出典型的激光熔覆组织形态。热影响区主要为马氏体组织,同时还在马氏体中发现少量δ铁素体。热影响区中δ铁素体周围易产生裂纹并生长,为不良组织。利用COMSOL软件对δ铁素体的产生条件进行了分析,并提出了利用多层熔覆消除δ铁素体不良组织的方法,成功避免了δ铁素体+马氏体不良组织的出现。(3)对激光再制造熔覆层及热影响区的力学性能进行了研究。结果表明:熔覆层材料和基体材料的复合材料试样平均抗拉强度为1246MPa,较基体提高了63%;平均冲击吸收功为32.0J,约为基体的2倍。单层熔覆热影响区的平均抗拉强度为834MPa,较基体提高了9%;三层熔覆热影响区的平均抗拉强度为927MPa,高于单层熔覆热影响区,塑性也有明显提高,更接近于基体原有属性。(4)选取硬度与28CrMoNiV转子匹配的S1M合金粉末,在轴颈磨损的转子实物上进行了激光熔覆再制造试验。对再制造熔覆层进行了性能检测,结果表明,转子再制造层形貌良好无缺陷,平均表面硬度为687HL,再制造层外圆的最高综合跳动为6.25μm,符合使用标准。