激光熔覆是一个高能激光束使粉末材料动态熔化和凝固的热作用过程，激光熔池内存在着复杂的物理和化学现象，如热传导、对流、传质和固-液界面扩散等，它们直接影响着熔池凝固后的宏观形貌、微观组织及其它物理冶金性能。本文在优化激光熔覆工艺的基础上，采用数值模拟方法探究激光熔覆中的温度场特征，揭示其对凝固过程和凝固组织的影响，并对利用温度特征进行在线缺陷检测作了初步探讨。具体研究内容如下：（1）影响激光熔覆质量的因素有很多，本文在不采用预热和后处理，以及固定其它工艺参数不变的情况下，通过实验探究了激光功率、预置粉末厚度、扫描速度对激光熔覆制备Fe基WC复合粉末涂层的形貌和性能的影响，总结了制备良好质量Fe基熔覆层的较优工艺参数。WC加入量为20%、激光功率5500W、预置粉末厚度1.5mm和扫描速度8mm/s是激光熔覆制备Fe基WC复合涂层的较优工艺参数。（2）建立了描述激光熔覆的数学模型，给出了模型的基本控制方程组和边界条件，编写了移动热源、表面张力施加和潜热施加等相关计算模块，对激光熔池内流动和传热现象进行了计算分析。由于存在表面张力梯度，熔池内形成环流，使熔覆层和基体间溶质混掺加剧进而影响凝固方式和凝固组织。（3）利用模拟的激光熔覆熔覆温度场，计算得到熔池不同位置的温度梯度、加热速度、冷却速度等参数，结果表明随着距熔覆层底部界面距离的增加，冷却速度εC、加热速度εH和凝固速度S呈增大的趋势，温度梯度G和形状控制因子G/S呈减小的趋势。通过这些温度特征参数分析了熔池凝固过程微观组织的形成及其分布状况，对于整个熔覆层来说，其组织分布不均匀，熔覆层顶部主要为呈细小的等轴晶组织，中部为较细小的树枝晶和胞状晶，而底部为粗大的树枝晶和胞状晶组织。对熔覆层微观组织的硬度特性作了实验研究，结果表明熔覆层的硬度范围为814HV~1040HV；热影响区由于紧靠熔覆区域，吸收激光能量较大，经过奥氏体化后快速冷却，硬度得到很大提升，硬度范围为778HV~884HV；而基体因获得很少能量，不足以引起组织发生变化。（4）激光熔覆过程中，工艺参数和环境等因素的波动及不稳定，可能导致熔覆带出现凹陷、夹杂等表面缺陷。对于多层激光熔覆，这些缺陷的存在会影响后续的加工过程。通过数值模拟研究凹陷、结疤、夹杂对熔覆层表面温度场的影响，根据这种缺陷对温度场的影响规律，探究了基于温度特征的激光熔覆在线检测方法，为激光熔覆在线检查提供了一种有价值的方法。