钛合金(TC4)因其优越的比强度、抗腐蚀性能以及抗氧化性能,广泛应用于航空航天、机械化工以及医疗卫生领域,但是钛合金表面硬度低、耐磨性差,降低了钛合金的应用价值。为了解决钛合金硬度低、耐磨性差的问题,本文采用激光熔覆的方法制备了钛合金增强复合涂层,通过有限元软件FLUENT分析激光熔覆熔池温度场和熔体流动,同时利用激光熔覆实验在钛合金表面成功制备了Ti/TiB的复合涂层,并观察熔覆层的宏观形貌,分析其微观组织,测试涂层硬度和摩擦磨损性能,主要结论如下:(1)分析了激光熔覆熔池温度场典型特征和不同工艺参数下的温度变化情况,讨论了熔池的冷却速度。结果表明:激光熔覆形成的温度场呈椭圆分布,符合连续激光加工的特征。熔池的温度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度的增加而降低。相对于激光功率而言,扫描速度变化对温度的影响不如激光功率明显。激光功率不变,增大扫描速度,熔池冷却速度增大;随着熔池深度增加,冷却速度和温度梯度均增大。(2)研究了激光熔覆的流场特征,讨论了激光工艺参数对流速变化的影响。结果表明:Marangoni流影响下,熔池表面的熔体流向为径向向外,形成两个方向相反的涡流,并在表面引发流速奇异双峰现象,即熔池中心流速最小而两侧流速最大。随着熔池深度的增加,流速奇异性逐渐消失。随着激光功率提高,熔池流速增大,但随着扫描速度增加,熔池流速降低,激光功率对熔池流场产生的影响大于扫描速度对流场的影响。(3)开展了不同工艺参数下钛合金表面激光熔覆Ti/TiB的实验研究。结果显示,在激光功率2500 W,扫描速度为8 mm/s时,熔覆层的表面形貌良好;在该工艺参数下,熔覆层存在纤维状、白色颗粒、块状等组织结构。当扫描速度不变,激光功率增大时,熔覆层组织更细密,且硬度变大;当激光功率不变,扫描速度增大时,其硬度降低。当扫描速度一定,激光功率高时,其摩擦系数小;当激光功率一定,扫描速度低时,其摩擦系数也小。熔覆层的磨损机制主要为犁削磨损、粘着磨损和氧化磨损。