整体式阀门阀座是超（超）临界火电机组中的关键重要部件。实现阀门密封面的现场修复是火电装备制造领域的研究热点之一。本文针对火电机组阀门常用SA182 F91耐热钢开展了激光熔覆Stellite 6钴基合金修复试验研究，通过改变工艺参数制备了一系列熔覆厚尺寸修复试样，并开展了金相、硬度、三点弯曲、室温冲击等分析测试。结果表明：激光熔覆Stellite 6钴基合金组织具有典型的外延生长凝固特征，主要由面心立方γ-Co固溶体组成；修复试样的硬度可达450~500 HV，抗弯强度可达1246~1582 MPa，室温冲击功可达40~60 J，修复层与基材的结合强度高。熔覆层内易出现气孔、熔合不良等缺陷，熔覆工艺参数的选择应遵循能量密度低、可靠性高的原则。

研究了激光修复300M超高强度钢冲击韧性及断裂机理。结果表明, 激光修复300M超高强度钢沉积态的显微组织从修复区顶部到基材区发生了显著变化, 经过热处理后显微组织发生明显均匀化, 修复试样沉积态的冲击韧性为14.3 J/cm2, 远低于300M超高强度钢锻件。经过热处理后, 冲击韧性有了显著地提高, 达到28.3 J/cm2。沉积态试样的断裂方式为准解理断裂, 主裂纹在扩展的过程中横穿马氏体领域, 且在遇到下一个领域时会发生偏转。热处理态试样的断裂方式为韧性断裂。

激光熔覆层端部形貌对于激光立体成形加工精度及稳定性具有重要影响。基于粉末累积原理，分析了激光熔覆层端部的形成过程。构建了描述激光熔覆层端部三维形貌的分析模型。实验制备了单道激光熔覆层，应用激光共聚焦显微镜观察了激光熔覆层始末端部的形貌特征，并测量了不同横/纵截面的轮廓。结果表明，激光熔覆层端部沿扫描方向由外向内宽度/高度逐渐增加，经过约半个熔池的距离后，宽度达到熔覆层宽度保持不变，初始/末尾熔池外的区域高度达到稳态保持不变，而内部区域继续增加，两区域形成交界线。越过初始/末尾熔池后，熔覆层横截面达到稳态。模型与实验结果在主要几何特征上相符的很好，表明粉末积累是决定熔覆层端部形貌的基本机制，所构模型为认识理解激光熔覆层端部形貌提供了基础。

研究了激光立体成形技术制备的 300M超高强度钢试样热处理前后的组织演化。结果表明, 300M钢的沉积态组织呈现细密的初生奥氏体柱状枝晶形态, 并导致整体相形态呈现一定的取向性, 相组成由底部的马氏体为主经中部的马氏体＋下贝氏体转变为顶部的马氏体＋上贝氏体。经过热处理后, 初生的柱状枝晶生长形态消失, 组织明显均匀细化, 呈现显著细化的板条状马氏体形态。另外, 本文还分析了激光立体成形 300M钢可能出现的宏观缺陷, 并指出了其成因。