利用激光熔覆技术在低碳钢基体表面制备了纳米和微米CeO₂、Sm₂O₃/Ni基合金激光熔覆层。利用金相显微镜、扫描电镜及X射线衍射仪研究了熔覆层的组织结构;通过显微硬度、电化学和失重腐蚀、滑动磨损等方法进行性能测试。利用非线性瞬态传热理论和弹塑性有限元变形理论,建立镍基合金激光熔覆层三维非线性有限元模型,通过MARC非线性有限元软件模拟了熔覆层的温度场及应力场。结果表明:在适当的工艺参数条件下（P=2.0 kW,V=180 mm/min）,加入适量（1.5%）纳米CeO₂与Ni基合金粉末经湿球磨后,制备了表面光滑、平整的激光熔覆层。经球磨的纳米CeO₂、Sm₂O₃/Ni基合金熔覆层中合金元素的分布和组织比较均匀。Ni基合金熔覆层的主要相组成为γ-Ni、Cr₂₃C₆和Ni₃B;加入纳米CeO₂的熔覆层出现了CeNi₅相;加入Sm₂O₃的熔覆层出现了Fe₇Sm和Ni₃Si。1.5%微米CeO₂/Ni基合金熔覆层近界面区枝晶为定向生长;1.5%纳米CeO₂/Ni基合金熔覆层的组织细小,枝晶方向紊乱;而加入3.0%纳米CeO₂的熔覆层近界面区主要表现为致密的放射状枝晶。1.5%微米Sm₂O₃/Ni基合金熔覆层近界面区组织以枝晶方式生长;而1.5%纳米Sm₂O₃/Ni基合金熔覆层近界面区即出现了等轴晶。加入稀土氧化物的Ni基合金涂层的平面晶宽度明显减小;纳米CeO₂/Ni基合金涂层组织比纳米Sm₂O₃/Ni基合金的细小。加入纳米CeO₂涂层的显微硬度和耐磨性大幅度提高,磨损机理由黏着磨损转变为磨粒磨损。在酸性腐蚀介质中,Ni基合金涂层和微米CeO₂/Ni基合金涂层表现为较严重的选择性腐蚀;纳米CeO₂/Ni基合金涂层表现为均匀腐蚀;当纳米CeO₂的添加量为1.5%时,熔覆层的耐蚀性能大幅度提高。与纳米CeO₂相比,纳米Sm₂O₃对Ni基合金涂层的硬度平均值、相对耐磨性较低,平均腐蚀速率有所增大。在激光比能相同条件下,适当降低扫描速度可减小涂层的平均应力;对工件预热,适当控制两道之间的时间间隔,并且改变扫描路径为从工件中间向两侧对称扫描时,熔覆层的应力集中区较小且平均应力大幅下降。应力产生的第一道裂纹形成主要是在第二道熔覆开始时,与扫描方向成45°角。