激光熔覆原位合成陶瓷颗粒增强金属基复合涂层,可将金属的高塑、高韧性和陶瓷的高硬、耐磨、耐蚀等特性有机结合,大大提高一般材料的表面性能,具有广阔的应用前景。原位合成颗粒增强金属基复合层的主要优点为颗粒是原位形核、长大的增强相,表面无污染,与基体相容性好,界面结合力强,颗粒细小,分布均匀。按照增强颗粒种类的多少,颗粒增强涂层可分为单相颗粒增强涂层和多相复合颗粒增强涂层。在激光熔覆制备复合颗粒增强涂层过程中,由于不同种类的陶瓷增强相的形核温度不同,一种陶瓷相首先形核作为异质核,可使另一种陶瓷相依附其生长,形成复合陶瓷颗粒;而复合颗粒的形成,可抑制先形核粒子的生长,使形成的增强粒子均匀而细小。因此,与单相颗粒增强涂层相比,多相复合颗粒增强涂层具有更好的机械和力学性能。本论文利用激光熔覆技术,制备了原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强镍基熔覆层和VC-VB-B₄C复合颗粒增强镍基熔覆层,并对其组织和耐磨性进行了深入研究。主要结论如下:一、激光熔覆原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强镍基涂层研究（1）在45#钢表面,激光熔覆原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强的镍基熔覆层,涂层组织细密、形貌良好。最佳工艺条件为:（TiO₂+ZrO₂+C）含量15 wt.%,激光功率1.8kW,离焦量50 mm,扫描速度2mm/s。（2）原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强镍基激光熔覆层上、中部组织均为大量TiC-ZrC复合颗粒相和Cr₃C₂条状相均匀分布于γ（Ni）树枝晶基体中。熔覆层底部组织为Cr₃C₂条状相均匀分布在定向生长的γ（Ni）树枝晶中。（3）原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强熔覆层中细小的TiC-ZrC复合颗粒与基体具有良好的相容性,在熔覆层起着复合颗粒强化和细晶强化的作用。原位合成TiC-ZrC复合颗粒增强的镍基熔覆层平均硬度高达HV_0.31300,其摩擦磨损失重仅为纯NiCrBSiC熔覆层的1/4。二、原位合成VC-VB-B₄C复合颗粒增强镍基激光熔覆层研究（1）在A3钢表面,可获得连续的、激光熔覆原位合成VC-VB-B₄C复合颗粒增强镍基涂层。最佳工艺条件为:（V₂O₅+B₂O₃+C）含量20 wt.%,激光功率1.6 kW,离焦量50 mm,扫描速度2 mm/s。（2）原位合成VC-VB-B₄C复合颗粒增强镍基熔覆层上、中部组织均为大量VC-VB-B₄C复合颗粒相和Cr₃C₂条状相均匀分布于γ（Ni）基体中。熔覆层底部组织为定向生长的γ（Ni）树枝晶,其间分布有少量的VC-VB-B₄C复合颗粒相和Cr₃C₂条状相。（3）原位合成VC-VB-B₄C复合颗粒增强镍基熔覆层平均硬度高达HV_0.31350,其摩擦磨损失重仅为纯NiCrBSiC熔覆层的1/3。熔覆层显微硬度和耐磨性大大提高归因于细小的原位合成的VC-VB-B₄C复合颗粒强化及其弥散分布。