激光熔覆技术作为再制造工程中的关键技术已经开展了广泛的研究,熔覆材料直接决定了熔覆层的性能,Ni基粉末是三大合金粉末体系中最具性价比的一种熔覆层材料,已广泛应用于耐磨、耐蚀、耐冲击等多种工况下零件的表面强化与修复。然而,熔覆层裂纹缺陷使Ni基粉末的应用受到限制,采用工艺优化策略可以减少熔覆层裂纹产生,但存在一定的局限性。针对现有激光熔覆专用粉末研究较少的现状,本文基于材料学理论进行分析并通过大量的实验研究,研究一种低裂纹敏感性高可靠Ni基复合粉末材料,在可靠的激光熔覆层材料方面进行了有益探索。首先,对熔覆层裂纹的产生以及控制机理进行研究与分析。采用无损探伤剂检测熔覆层裂纹,运用数码体式显微镜对熔覆层的稀释率、对基体的润湿性进行测试,显微组织由数码金相显微系统观测与记录,维氏显微硬度计测试熔覆层硬度,选用万能摩擦磨损实验机对熔覆层耐磨性进行研究,对测试结果进行比较分析。然后,选用常用的Ni基和Co基合金粉末进行激光熔覆实验,针对大功率下熔覆层研究的缺失进行补充,着重开展了大功率参数下两种粉末熔覆层的表面质量、稀释率、裂纹敏感性、显微组织、显微硬度以及耐磨性的对比研究,并找出现有熔覆粉末的不足之处。研究结果表明Ni基粉末比Co基粉末拥有更高的熔覆层硬度以及耐磨性,在P=3500 W,v=360 mm/min的参数下可以获得无裂纹缺陷的熔覆层;Co基熔覆层只在火口处出现裂纹,而熔覆层主体部分不出现裂纹。但二者都无法达到基体的性能要求。考虑到Ni基粉末成本更低,通过强化以及成分改进,适合作为机械装备再制造的熔覆层材料。进一步,使用P=900 W,v=360 mm/min的工艺参数研究CeO₂,Y₂O₃,Cr的不同添加量对于熔覆层性能的影响,实验结果表明添加5%的CeO₂可以降低熔覆层的裂纹敏感性、提升表面硬度;添加Y₂O₃可以降低裂纹敏感性,但对熔覆层硬度以及表面质量存在不良的影响,不适宜用来改进熔覆层性能;15%添加量的Cr可以明显减小熔覆层的开裂倾向,同时不对基体性能产生不良影响。基于晶界强化、细晶强化、固溶强化机理设计了一种Ni基复合粉末,属于Ni-Co-Fe-Cr-Si系材料,采用WC陶瓷相进行性能强化。对制备粉末过程进行了实验研究,制备粉末的最佳转速为175 r/min,最佳混粉时间为50 min。在多种功率下对不含WC的合金粉末进行熔覆实验,熔覆层均不出现裂纹。在P=1200 W,v=360 mm/min的工艺参数下分别进行了WC含量为0%,10%,30%,50%和75%的实验研究,结果表明30%是WC的最佳含量,此时是熔覆层保证不开裂时可以达到的最高性能状态,硬度值可达562 HV_0.2。使用该粉末制备的熔覆层对20CrMnTi基材的润湿性较好,熔覆层性能与Ni60A相近且不出现熔覆层裂纹,是一种低裂纹敏感性的高可靠熔覆层材料。本文不仅为激光熔覆专用粉末的设计提供了参考,同时为受损零部件的激光熔覆再制造修复提供了技术支持以及一定的理论指导,对激光熔覆技术实现工业化应用做出一定贡献。