激光熔覆制备的CoCrMo合金涂层因其高强度和优异的耐磨损、耐腐蚀性能，在海洋工程、航空航天等领域具有广阔应用前景。然而，激光熔覆特有的快速凝固特性，往往导致涂层表面粗糙，晶粒粗大，并存在较高的内应力，限制了其防护性能的充分发挥。如何在保持涂层成分不变的前提下精确调控微观结构以提升其综合性能，成为该领域的难题。

中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心针对这一难题开展了系统性研究，在CoCrMo合金涂层微观结构调控与性能优化方面取得关键突破。团队采用激光熔覆技术在304不锈钢表面制备CoCrMo合金涂层，并分别引入激光抛光和激光冲击强化两种后处理工艺。研究发现，单一激光熔覆的CoCrMo合金涂层表面粗糙，晶粒粗大，ε-Co相含量低，性能较差；经激光抛光处理后，表面粗糙度显著降低，表层形成超细柱状晶，ε-Co相含量增加，耐磨、耐蚀性能分别提升48.57%和95%；激光冲击强化虽能细化晶粒，但因剧烈塑性变形导致ε-Co相含量降低，性能提升幅度略小于激光抛光处理。

两种激光后处理工艺的组织与性能调控机制存在差异：激光抛光通过快速熔凝实现表层组织重构，形成的超细柱状晶和高密度小角度晶界为铬元素扩散提供通道，促进致密钝化膜的形成，ε-Co相含量的增加进一步提升了硬度和耐磨损性能；激光冲击强化则依赖塑性变形实现表层晶粒细化，虽然ε-Co相向γ-Co相的逆转变削弱了物相对性能的贡献，但整体性能仍有所提升。

该工作实现了CoCrMo合金涂层耐磨耐蚀性能的协同提升，揭示了不同激光后处理工艺对CoCrMo合金涂层微观结构调控的差异，为苛刻环境下金属部件表面强化的工艺选择与优化提供了科学依据。相关工作近日发表于国际期刊Journal of Materials Research and Technology。

该论文第一作者为中国科学院宁波材料技术与工程研究所与浙江工业大学联培硕士研究生王兆琛，通讯作者为宁波材料技术与工程研究所欧阳文泰博士后等人。该研究得到了国家自然科学基金、中国博士后科学基金面上项目、宁波市自然科学基金等项目的支持。

基于“实验-性能-组织”的研究思路，揭示激光抛光与激光冲击强化对CoCrMo合金激光熔覆层组织与性能的调控机理

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2026.03.242

作者：王兆琛