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枪炮身管承受着高温火药冲刷、烧蚀、氧化、弹丸磨损等极端条件的作用,随着枪炮朝着长寿命、高初速、高射速的方向发展,现有的电镀硬铬难以满足需求,导致身管部件过早失效,从而影响枪炮的服役性能与战技指标,因此设计并制备优异的身管防护涂层对提高武器装备的性能具有重要的意义。高熵合金涂层因其独特的设计理念和高温稳定的性能,有望应用于身管的内壁防护。针对身管内膛环境中的特殊工况,本研究选用了一种由高韧FCC相和高强度Laves相组成的CoCrFeNbNi系共晶高熵合金涂层,优化涂层中的Cr、Si、C及Ce含量,提高涂层的抗气氛氧化及高温耐磨能力;研究激光熔覆工艺参数对涂层质量的影响,建立响应的函数关系并优化工艺参数;采用800℃下N2-44CO2-6H2O(vol.%)混合气氛模拟身管中的热-化学作用;使用高载荷(100 N)和高转速(1 m/s)的高温磨损模拟身管中的热-力作用,并深入讨论了涂层高温气氛氧化、磨损行为的机理,主要工作如下:采用响应面法构建了优化目标(稀释率、残余应力)与激光熔覆工艺参数(激光功率、扫描速度、离焦量)的函数关系。使用多目标粒子群的算法对工艺函数进行约束训练,获得最优稀释率(11.19%)和残余应力(172.6 MPa)的工艺参数(功率800 W,扫描速度430 mm/min,离焦量-25 mm),试验值与计算值误差小于15%。在CoCrxFeNb0.5Ni(x=0.5～2)高熵合金涂层中,随着Cr含量的增加,涂层由完全的共晶组织转变为不完全的共晶组织,Cr能够固溶至FCC相中,引起FCC相的晶格畸变而不改变涂层物相组成。在高温氧化过程中,涂层的氧化主要为FCC相中的Cr与Laves相中Nb的选择性氧化,Cr含量提高时,FCC固溶体中的Cr能够快速在表面形成具有保护性的Cr2O3氧化膜,抑制Laves相的氧化速度,CoCr2FeNb0.5Ni 比 CoCr0.5FeNb0.5Ni的氧化速率降低了 57%。在CoCr2FeNb0.5Ni涂层中添加了原子比为0.2的Si,Si的添加主要是进入Laves相中提高其晶体结构尺寸的紧凑性。在高温氧化的后期,Laves相中的Si会取代Nb的氧化,在界面处产生更加稳定的(Cr,Si)Ox内氧化层,有效抑制了氧的进一步内扩散,提高了涂层高温抗氧化能力。当添加的Si原子比大于0.2时,涂层凝固的过程中会析出金属硅化物,导致涂层的脆性增大,缺陷变多,高温抗氧化能力下降。CoCr2FeNb0.5NiSi0.2具有最优的强韧性与高温抗氧化能力。熔覆过程中添加的C与Nb发生了扩散反应,原位生成细小的MC强化颗粒,当C添加原子比为0.1时,涂层的硬度由719HV0.3提高到了 850HV0.3。随着C含量的继续增加,Laves相的含量伴随着MC颗粒的长大而降低,涂层的硬度下降。在温度≤400℃时,硬度是涂层耐磨能力的决定性因素,随着温度继续升高,涂层表面产生了保护性的氧化膜,氧化膜与硬度共同决定了涂层的耐磨性。CoCr2FeNb0.5NiSi0.C0.1具有最优的耐磨能力。通过CeO2的添加,在制备过程中产生的Ce在相界处的吸附,能够有效抑制高熵合金涂层中片层结构的长大,细化涂层组织。由于Ce的活性元素效应使Cr离子的短程扩散速度变慢,在化学-热的耦合作用下,涂层表面生成的刀片状与颗粒状的Cr2O3变成了单一的颗粒状Cr2O3,氧化膜的致密性增加,抑制了氧化过程中O的内扩散,氧化膜的自愈性和结合力都得到了提升,涂层的高温抗氧化能力提高。组织细化同样提高了涂层的耐磨能力。优化的高熵合金涂层体系为添加1wt.%CeO2的CoCr2FeNb0.5NiSi0.2C0.1,800℃磨损率相比身管材料32Cr2MolVE下降了 98%,相比身管防护电镀硬Cr下降了 89%,较身管内衬材料Stellite 6B下降了 20%;800℃下气氛氧化单位面积增重相比32Cr2MolVE下降了 99%,相比电镀硬铬下降了 93%,较Stellite 6B 接近。