激光熔覆技术作为一种新兴的加工技术，因自身卓越的优势被广泛应用于再制造与表面强化等领域。激光熔覆层是由单道熔覆层经大面积多道搭接与逐层沉积而形成的，其成型零件的尺寸精度、表面粗糙度、致密度以及各项力学性能与单道熔覆层的质量密切相关。因此，对单道熔覆层宏观形貌以及其形成机理的研究，对于优化工艺参数，指导工艺过程的实施具有重要的意义。本文以Ni60合金粉末为熔覆材料，45钢为基体材料，选取可控工艺参数(激光功率、扫描速度和粉床厚度)进行预置粉末单道激光熔覆实验，对不同工艺参数下的熔覆道宏观形貌以及其横截面形貌进行了观察，测量了其几何特征参数并分析了工艺参数对熔覆道横截面几何特征参数的影响规律。基于熔覆道形貌特点提出以未球化型、亚球化型、球化型以及断裂球化型对预置法激光熔覆道进行分类的方法。通过对熔池界面张力作用情况以及熔池演化过程的分析，揭示了上述四种熔覆道形貌的形成机理，提出熔覆层发生球化现象的基本条件，并利用有限元温度场模拟验证其正确性。引入Plateau–Rayleigh不稳定性原理对熔池不稳定现象进行分析。采用有限元仿真与实验测量相结合的方法获取计算熔池稳定性系数所需的相关参数，并根据熔池稳定性条件绘制熔池稳定性分布图。通过对比真实熔覆道形貌证明了熔池稳定性地图可较好的反应熔池的稳定性状态。结合熔池流动机制与自由表面受力情况，建立熔池自由表面平衡方程，针对预置法激光熔覆熔池的特点对平衡方程进行简化，推导熔池表面张力解析模型。并根据不同形貌特征下熔池表面张力变化情况分析了的熔池流动特征。