激光熔覆技术因其能够以较低成本、高性能地进行表面改性已成为国内外科研机构和工业界的研究热点。在实际应用中,点状光斑激光熔覆单次覆盖面积小、搭接次数多,直接影响着加工效率和成形质量。而高功率宽带光斑激光器因其光斑大、搭接少等优点,极大的提高了工作效率、改善了表面质量。在宽带激光熔覆过程中,如何实现合金粉末稳定、均匀、精准的送入激光光斑作用区域对改善熔覆质量意义重大,因此对宽带激光熔覆送粉喷嘴以及宽带激光熔覆的工艺性进行研究有着重要意义。本文深入分析了激光熔覆过程对送粉喷嘴的功能需求,研究了熔覆工艺对送粉汇聚性的参数与结构要求,考虑了所设计喷嘴的功能适应性、可加工性,初步设计出一款同轴宽带送粉喷嘴,并建立了其数值仿真模型,采用正交试验设计法优化喷嘴结构参数,并运用DPM离散相模型以及标准k-ε湍流模型对颗粒与气体的流场问题进行数值计算。研究发现:当水平方向的倾斜角度为70°、喷嘴出口间隙为2.5mm以及中心距取值10mm时,送粉喷嘴的送粉效果最佳。通过基于RSM响应面分析法的中心复合试验法设计了三种关键工艺参数组合实验方案,研究工艺参数对熔覆层宏观形貌、微观组织以及显微硬度的影响规律。根据得到的数据,应用DesignExpert数据分析软件对熔覆层尺寸数据进行分析,结果表明:随着激光功率增大,熔覆层的宽度增大,表面熔池塌陷,融道高度减小,宽高比增大;扫描速度越大,单位面积上熔道接收的激光能量越少,从而导致熔覆层的宽度越小,高度越大,宽高比减小。在单位时间内,送粉速度越大,粉末熔化的越多,从而形成熔覆层的宽度越大,高度越大,其对高度的影响更加显著,宽高比减小。使用金相显微镜以及显微硬度测试仪观察和测量不同工艺参数条件下熔覆层微观组织形貌、显微硬度,结果表明:在一定的范围内,较大的激光功率、较快的扫描速度以及较小的送粉速度有利于提高熔覆层表面硬度。为此,所设计的同轴宽带激光熔覆送粉喷嘴具有送粉精确、稳定、抗氧化等特点,可在实际工程中应用。相关研究工作为宽带激光熔覆技术工艺优化提供了理论依据,具有一定的学术价值和工程实际意义。