盾构机滚刀作为隧道挖掘过程中的主要切削部件,在工作过程中需要与岩石进行挤压摩擦,因此需要有很高的硬度以及耐磨性。针对滚刀刀圈在使用过程中易磨损,消耗量大的问题。本文以滚刀刀圈用材料40CrNiMo作为研究对象,利用激光熔覆技术在其表面制备Ni基硬质合金复合涂层,实现了大面积熔覆硬质合金涂层,为实现刀圈修复打下了基础。本文采用正交试验的方法,研究了碳化钨形态、含量、送粉率、激光功率、扫描速度等参数对涂层组织、结构及性能的影响,利用奥林巴斯金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、显微硬度计、磨擦磨损试验机等设备分析了熔覆层组织形貌、物相组成,揭示了涂层组织的演化规律,对涂层显微硬度分布、耐磨性进行了测试,通过对比找到了获得优良性能涂层的激光熔覆工艺。实验结果表明:在Ni基合金中添加了不同种类的碳化钨后,熔覆层整体硬度较基材都有明显增加。添加镍包和烧结碳化钨的熔覆层主要以固溶强化为主,熔覆层内没有未溶或以颗粒形状析出的碳化钨,在添加烧结碳化钨的熔覆层中W元素在晶界处发生偏聚。熔覆层组织主要有平面晶、柱状树枝晶、细小树枝晶和等轴晶。添加铸造碳化钨的熔覆层中,随着碳化钨含量的增多,组织更加细化,显微硬度逐渐增加。当碳化钨含量为10%时,熔覆层中碳化钨全部溶解,组织与添加镍包碳化钨的熔覆层类似;含量增加到20%时,熔覆层中开始有碳化钨剩余,围绕碳化钨颗粒生成大量粗大树枝晶;含量增加到30%时,碳化钨剩余量增多,分布更加均匀,存在大量细小碳化钨以及析出的块状富W相,树枝晶组织减少;含量增加到40%时,熔覆层中析出现大量针状组织。综合分析熔覆层质量确定熔覆粉末为Ni60+30%铸造碳化钨,并进行正交实验,最终确定工艺参数为激光功率1 000 W、扫描速度4 mm/s、送粉率7.28 g/min时能得到组织性能较好的熔覆层。进行多道及多层熔覆时,通过对比,选用搭接率为40%可以得到表面平整并与基材结合良好的熔覆层。熔覆层搭接区组织相对单道较为粗大,显微硬度略有所下降,生长方式分为沿前一层或前一道外延生长及沿着搭接区热量流失方向反向生长两种方式。在耐磨性方面,与滚刀刀圈相比,提高了7.7倍,磨损方式为磨粒磨损。