目前,热喷涂技术得到了广泛应用。一般来说,涂层的厚度为300 μm～400 μm。但是一些研究表明:在一定范围内,厚涂层较薄涂层有更好的耐磨性能和疲劳性能。但是厚涂层在制备过程中,由于内部残余应力较大等因素,常常会出现涂层与基体剥落现象,导致厚涂层在生产实践中难以得到应用。因此,有必要对厚涂层的制备、组织和性能进行进一步的研究。本文采用等离子喷涂技术在45钢基体上制备了 800 μm厚的NiCrBSi涂层,随后采用钨极氩弧(TIG)重熔工艺对喷涂层进行了重熔处理,得到了厚重熔层。在此基础上采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪分析了喷涂层和重熔层的微观结构,深入分析了重熔前后涂层内部的组织演变规律;随后采用点线式摩擦磨损试验机探究了在不同载荷条件下喷涂层和重熔层的磨损机理;最后借助于疲劳试验机探究了喷涂层和重熔层的疲劳失效模式及失效机理。此外,又在涂层中加入了毫米级TiN颗粒,探索了 TiN颗粒对重熔层的组织、力学性能和磨损性能的影响。结果表明:(1)氩弧重熔处理基本消除了厚涂层内部的大部分缺陷,涂层的孔隙率分别由5.6%下降为0.2%,涂层的致密性得到显著改善。(2)重熔后,喷涂层的物相由γ-Ni、Cr7C3和Cr2B转变为γ-(Ni,Fe)、(Fe,Cr)23C6、CrB、Ni3B、Fe3C和Ni3Si。重熔层的组织主要由细小的树枝晶γ-(Ni,Fe)及枝晶间极细的层片状共晶γ-(Ni,Fe)+((Fe,Cr)23C6、CrB等)构成,同时在树枝晶内存在一些Ni3B颗粒增强相和树枝晶晶界处存在大量纳米晶;在重熔层和基体界面处形成致密完整的y-(Ni,Fe)单相固溶体组织,界面由机械结合转变为冶金结合。(3)氩弧重熔处理能够显著改善厚涂层的力学性能。重熔后,涂层的弹性模量提高了 84.4%,断裂韧性提高了 18.5倍,显微硬度提高了 34.5%。(4)氩弧重熔处理能够显著提高厚涂层的磨损性能。在相同的摩擦磨损条件下,重熔层的磨损质量仅仅是喷涂层的36.2%。此外,两者的磨损机制也不相同,喷涂层的磨损机制主要为剥层磨损、粘着磨损和氧化磨损,而重熔层的磨损机制主要为粘着磨损、微磨粒磨损和氧化磨损。(5)氩弧重熔处理能够显著提高厚涂层的疲劳性能。重熔处理影响涂层的疲劳寿命大小及分散性,在相同的试验条件下,重熔层的接触疲劳寿命高于喷涂层,且寿命分散性更小。喷涂层的接触疲劳失效形式主要有点蚀失效、剥落失效和分层失效,而重熔层的主要失效模式为点蚀和剥落。此外,分别建立了接触疲劳条件下两种涂层的p-N曲线图,来预测喷涂层和重熔层在不同接触疲劳寿命值对应的失效概率。(6)NiCrBSi+TiN重熔层的显微硬度较NiCrBSi重熔层提高约29.1%,弹性模量增加了 10%,但是断裂韧性下降了 27.1%,摩擦系数平均值下降了 25.4%。总之,通过等离子喷涂和TIG重熔能够获得具有优良性能的Ni基厚涂层。