工业的快速发展使得以碳钢、不锈钢、合金钢等为主要材料制造的结构零部件使用的领域越来越广泛,环境越来越复杂,这通常需要材料具有较好的表面性能,例如耐磨耐腐蚀等。铝青铜以其良好的综合力学性能和耐磨损性能越来越多被作为提高结构材料表面性能的覆层材料,但大多是以粉末的形式通过电弧喷涂、等离子喷涂的方式制备涂层,涂层存在结合强度不高,孔隙率大等问题。为了改善这种情况,探索更多覆层制备方法,本课题尝试在Q345钢表面激光熔覆铝青铜丝及铝青铜片,综合运用正交试验法和单因素法研究了激光功率、扫描速度以及电流对铝青铜丝熔覆层宏观形貌及微观组织的影响以及激光功率和扫描速度对铝青铜片覆层微观组织和显微硬度分布规律的影响。运用光学显微镜、SEM、EDS、XRD、全自动显微硬度计等分析了两种铝青铜覆层微观组织及性能,同时研究了载荷、转速、温度、搭接率等不同工艺参数对两种铝青铜覆层摩擦磨损性能的影响,主要研究成果如下:制备的两种铝青铜熔覆层内部均无气孔与裂纹等缺陷,覆层与基体呈冶金结合。在铝青铜丝覆层形貌方面,激光功率对覆层熔深和稀释率影响最明显,扫描速度对覆层熔宽和熔高影响最明显。当搭接率较小时,铝青铜丝覆层主要由大量灰色α相、呈树枝状或点状的黑色κ相以及少量白色γ2相组成;搭接率较大时,覆层主要由大量层片状相间分布的灰色α相、白色γ2相以及少量点状κ相组成。随着搭接率的提高,铝青铜丝覆层硬度先下降再升高,硬度波动幅度逐渐下降,覆层内部微观组织大小以及元素分布逐渐变得均匀,搭接率60%时覆层平均硬度为225HV。与铝青铜丝覆层不同,激光功率密度较小时,铝青铜片覆层主要由β’相与κ相组成;功率密度较大时,覆层主要由γ2相与κ相组成。随着激光功率密度的增加,铝青铜片覆层硬度逐渐降低,且扫描速度对覆层及热影响区的硬度影响更加显著。铝青铜片覆层硬度明显高于铝青铜丝覆层硬度,平均硬度达386HV,且硬度波动幅度较大。对两种铝青铜覆层进行摩擦磨损性能测试,发现随着载荷的增大,两种铝青铜覆层平均摩擦系数逐渐下降,磨痕宽度、磨损量、磨痕线粗糙度逐渐增加。转速对铝青铜覆层平均摩擦系数影响较小,但磨痕宽度、磨损量、磨痕线粗糙度会随着转速的增加而增加,且转速越高,磨痕表面越容易被氧化,黏着磨损和氧化磨损越严重。随着温度的升高,铝青铜丝覆层平均摩擦系数、磨损量、磨痕线粗糙度先增加后减小,磨痕宽度逐渐增加;铝青铜片覆层磨痕宽度和平均摩擦系数逐渐增加,磨损量和磨痕线粗糙度却先下降后逐渐增加。同时,两种铝青铜覆层磨痕氧化程度逐渐增加,黏着磨损和氧化磨损越趋严重,磨粒磨损逐渐减轻。