传统钢铁类零件常因表面磨损失效造成巨大经济损失，在易磨损零件表面制备高硬度、高耐磨性的熔覆层是延长使用寿命、修复失效部件的重要途径。本文采用激光熔覆结合原位合成技术，以同轴送粉的方式，在Q235钢表面制备TiC陶瓷颗粒增强FeAl基耐磨熔覆层。通过DSC及XRD测试技术，对Fe-Al-Ti-C体系的热力学、动力学进行了分析，研究体系反应热力学，建立激光熔覆制备原位自生TiC/FeAl基耐磨涂层的动力学模型。利用光学显微镜、扫描电镜、能谱分析、维氏硬度计及磨损试验机等设备，研究在不同熔覆粉末成分以及不同工艺参数下熔覆层的宏观形貌、微观结构、相组成、硬度和耐磨性能，分析复合材料增强机制和磨损机制，获得了最佳工艺参数。由热力学分析可知，Fe-Al-Ti-C体系中TiC的生成吉布斯自由能最低，但低温阶段以铁铝金属间化合物通过扩散反应形成为主；高温阶段以原位自生TiC的析出为主，通过控制温度等参数可以消除Al3Ti以及Al4C3。熔覆材料Fe-Al-Ti-C体系中，铁铝金属间化合物原位反应动力学机制为：扩散、反应、冷却；原位合成TiC的动力学机制为：熔化、扩散、反应、冷却。该体系的主体反应主要包括Al熔点以下Al与Fe通过扩散生成铁铝金属间化合物；Al熔融转变为液相后，生成Al3Ti中间产物；高温阶段，Al3Ti分解以及富Ti层内C、Ti界面接触处发生反应，大量生成TiC。基于理论分析和动力学方程计算，建立Fe-Al-Ti-C体系激光熔覆制备原位合成TiC/FeAl基复合涂层的动力学模型。由动力学模型方程可知，富钛层厚度降低、碳颗粒粒径减小、铝含量降低以及体系温度升高都会导致反应速度加快，反应程度提高。采用氩气保护，Fe、Al、Ti、C粉末含量分别为42wt%、28wt%、24wt%、6wt%，激光功率2.2kW，光斑直径6mm，扫描速度5mm/s，熔覆后可以得到外观平整、与基体具有良好冶金结合的熔覆层。熔覆层由弥散分布的黑色球状、块状的陶瓷TiC和灰白色棒状及块状FeAl相构成；熔合线附近粗大柱状晶为母材熔化后向熔覆层择优生长的α-Fe相，从熔覆层表面到基体TiC的含量逐渐减少，颗粒粒径逐渐增大，柱状晶区域几乎没有TiC存在。随着Al含量、激光功率和激光扫描速度的增大，熔覆层的磨损率都呈先降低后升高的趋势，即熔覆层的耐磨性具有最佳值。熔覆粉末Al粉42wt%，Ti粉24wt%、C粉6wt%（其余为Fe粉）时，激光扫描速度为5mm/s，激光功率2.2kW时，熔覆层的硬度值最高，达到HV2028，从熔覆层顶端到熔合线，显微硬度呈由高到低逐步下降的趋势，熔覆层平均硬度HV1896，约是Q235基体（HV316）的6倍；耐磨性能最好，约是基体的48.5倍，磨损机制以磨粒磨损为主。在相同摩擦磨损实验条件下，多道熔覆层（搭接率为40%）失重明显低于单道熔覆层，耐磨性能更好，这是由于多道搭接降低熔池母材对熔覆层的稀释作用，减弱了熔覆粉末向母材的扩散以及被固溶，原位合成TiC增多，硬质增强相之间的距离进一步减小，更有利于承载和抗磨。