激光熔覆作为一种新型的表面改性和零件再制造技术,广泛应用于工业领域。但由于激光熔覆技术的线性扫描特点,易造成涂层显微组织不均匀。而弹性模量是表征材料力学性能的重要参数之一,与材料的显微组织有关,因此熔覆涂层组织的不均匀影响着涂层的弹性模量分布情况。为了表征激光熔覆涂层的弹性模量,文章提出了一种基于激光超声表面波技术的无损表征方法,具体研究内容包括以下几个方面:首先,介绍了两种激光超声激发机制:热弹机制和烧蚀机制;推导了表面波在弹性介质中的波动方程,并详细介绍了热传导理论和热弹耦合方程的有限元形式;有限元求解了涂层-基体两层结构,分析了涂层对表面波传播速度的影响。其次,建立了表面波在涂层-基体两层结构中传播的理论模型,通过数值方法求解表面波的波动方程,得到了表面波的理论频散曲线。通过激光超声设备在激光熔覆涂层不同区域激励和采集表面波信号,并利用二维傅里叶变换得到了表面波的实验频散曲线。通过最小化实验频散曲线与理论频散曲线之间的差异,确定了涂层不同区域的弹性模量。根据涂层不同区域的弹性模量的差异,可以判断出激光熔覆技术制备的涂层材质的均匀性。然后,通过激光超声C扫描分别在不同厚度的镍合金涂层表面采集表面波信号,得到了扫描区域的表面波峰值时间分布。结果表明:与45钢相比,激光熔覆涂层的表面波峰值时间出现大幅度的离散,并且表面波峰值时间呈现出与涂层显微组织极为相似的纹路。表面波峰值时间分布图和离散度表明激光熔覆涂层的弹性模量并不均匀。最后,提出了一种基于激光超声C扫描的无损检测方法测量激光熔覆层的弹性模量分布。通过光学显微镜观察激光熔覆涂层的表面微观结构,并用微米压痕仪测定涂层的弹性模量。结果表明:弹性模量较小的枝晶主要分布在搭接区,而弹性模量较大的等轴晶主要分布在单道涂层中。在用能谱仪（EDS）测得的能谱中,搭接区与单道涂层之间的元素没有明显的差别。通过激光超声C扫描采集涂层的表面波信号,得到扫描区域表面波的最大振幅和传播时间。基于表面波速度与弹性模量之间的关系,利用激光超声C扫描测量了弹性模量的分布。与微米压痕实验结果比较,证实了激光超声C扫描测量激光熔覆层的弹性模量和均匀性是可行的。通过以上研究,证明了本文提出的利用激光超声表面波评价激光熔覆涂层弹性模量的方法,具有一定的工程应用价值,可为改善激光熔覆工艺提供技术保障。