球阀在实际使用的过程中密封面容易发生磨损而失去密封性。为了保证球阀的密封性,提高使用寿命,目前工业上常采用堆焊和喷涂等材料表层改性方法来实现,但存在涂层结合力低、零件热变形大等不足。而激光熔覆作为先进的材料表层改性技术,因具有能量密度高、热影响小、稀释率低、熔覆层结合性好、易于自动化生产等优点,在高性能表面制备、失效零件修复等领域得到了广泛应用。目前激光熔覆技术应用于球阀密封面耐磨层的制备尚处于尝试和推广阶段,相关应用成果并不多见。本文以在球阀密封面制备保证耐磨性的熔覆层作为目标,在平台搭建、工艺实现、性能保证等方面开展了以下研究工作:(1)针对球体零件激光熔覆数控加工的需求,研制了一套以半导体激光器为热源,采用转盘式送粉器实现同轴送粉,五轴四联动机构作为执行装置的激光熔覆加工平台。激光熔覆加工平台采用计算机、PLC为核心的数控系统,实现了热源、送粉、进给的实时数字化控制,保证了平面和球体零件激光熔覆随形加工的工艺要求。(2)探索了球体零件激光熔覆加工工艺的实现过程。根据球体零件熔覆时的空间螺旋线运动轨迹,开发了包括参数给定、零件定位、进给量计算等的算法和程序,实现了激光熔覆随形加工的程序控制。并以宽度、高度、硬度等作为熔覆层成形和性能的评价指标,探索了激光功率、熔覆速度、送粉量等工艺参数对熔覆层成形和硬度的影响规律,为确定最佳工艺参数提供了理论依据。(3)研究了添加陶瓷颗粒对熔覆层组织和性能的影响机制。在Ni60粉末中加入三种不同类型的WC陶瓷颗粒,对其熔覆层进行了微观组织的探查和显微硬度、耐磨性、耐蚀性、结合性等性能的测定。研究表明,添加的絮状WC均匀的分布在熔覆层中,抑制了树枝晶的生长,产生了块状和絮状的Cr_xC_y型硬质相。相比球形WC和异形WC,絮状WC的熔覆层具有更好的耐磨性、耐蚀性和结合性。经过球阀使用寿命测试表明激光熔覆絮状WC可以有效提高球阀的使用寿命。