本文综述了目前激光熔覆自润滑复合涂层中以软金属、硫化物、氟化物、石墨、无机含氧酸盐等材料作为涂层固体润滑剂的研究进展; 总结了润滑材料的性质、润滑机制、适用范围及其对激光熔覆制备涂层摩擦学性能的影响, 概括了固体润滑材料包覆技术、纳米技术、协同润滑技术在激光熔覆应用中的现状及发展前景, 以期为激光熔覆自润滑耐磨涂层材料的发展提供参考借鉴。

为了改善Ti6Al4V 合金的摩擦学和高温抗氧化性能，预置NiCr/Cr3C2-Al-Si复合粉末，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备复合涂层。表征了涂层的显微组织结构，测试了涂层的摩擦学和高温氧化性能，并分析了相关机理。结果表明：涂层由TiC、Ti5Si3 和Cr3Si 增强相及γ-Ni/Al8Cr5 基体组成，平均显微硬度为750 HV0.5，约为Ti6Al4V(360 HV0.5)合金的2 倍。室温(25 ℃)下，由于涂层的高硬度可有效抵抗塑性变形，涂层表现出较好的耐磨性能；高温(600 ℃)下，钛合金表面生成氧化膜，呈现自润滑效果，而涂层表面产生裂纹，耐磨性能轻微降低。恒温(800 ℃)氧化32 h 后，钛合金表面发生严重氧化腐蚀，而涂层表面生成致密的Al2O3、NiO 和Cr2O3 混合氧化物，有效阻止了氧原子的扩散，高温抗氧化性能约为钛合金基体的8.4倍。

以Ni60-10% hBN(质量分数/%)复合粉末为原料,采用激光熔覆技术在TC4合金表面成功制备出了γ-Ni/TiC/TiB2＋CrB-Ni3B/hBN高温自润滑耐磨复合涂层。在600 ℃下分别将该复合涂层保温10、30、50 h,研究不同时长的高温时效处理后该复合涂层的物相、组织形貌、显微硬度和摩擦学性能的变化及其机理。结果表明,高温时效处理前后复合涂层的物相组成基本不变,高温时效处理50 h后的涂层平均显微硬度由时效处理前的1162 HV0.2降为910 HV0.2 ;涂层的摩擦系数及磨损率由时效处理前的0.225和4.85×10-6 mm3/Nm分别升高到0.375和5.35×10-6 mm3/Nm,但相较于基体仍然具有良好的耐磨减摩性能,在600 ℃下长时间时效处理后,该复合涂层的物相、组织和摩擦学性能都表现出良好的高温稳定性。

以Ni80Cr20-Al-Si复合合金粉末为原料，在Ti6Al4V合金表面激光熔覆制备新型金属间化合物耐磨复合涂层。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)表征了涂层的组织结构、硬度和摩擦学性能并分析了其相关机理。结果表明，涂层由硬质相Ti5Si3/Al3Ni2和基体Al3Ti/NiTi组成，与Ti6Al4V基体为良好的冶金结合，涂层的平均硬度约为Ti6Al4V合金(350 HV0.5)的2.5至3.0倍。其中涂层N2(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-20%Si)具有较好的耐磨性，约为钛合金的2倍，而涂层N1(质量分数为Ni80Cr20-40%Al-10%Si)中的Al3Ni2脆性颗粒增多，基体含量随之减少，涂层的耐磨性能下降。Ti6Al4V合金的室温磨损机理为严重的粘着磨损和磨粒磨损，复合涂层的室温磨损机理为脆性断裂和粘着磨损。

为了提高钛合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金基体表面制备了以“原位”生成TiB2、CrB、TiC等为增强相、γ-Ni基固溶体为增韧相及h-BN为润滑相的γ-Ni基高温自润滑复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织, 在球-盘式高温摩擦磨损试验机上测试了不同温度下(室温、300、600 ℃)复合涂层的摩擦学性能。结果表明:激光熔覆制备的复合涂层与基体呈冶金结合, 该复合涂层的摩擦系数和磨损率都远低于Ti-6Al-4V基体;在高温600 ℃时, 复合涂层的磨损率和平均摩擦系数为5.13×10-5 mm3/Nm和0.184, 相对于钛合金基体分别降低了81.8%、38%, 表现出良好的高温自润滑耐磨性能。

为提高Ti6Al4V合金的摩擦学性能, 采用激光熔覆技术在Ti6Al4V表面制备出以TiC为增强相、γ-NiCrAlTi固溶体为增韧相、CaF2为自润滑相的γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2自润滑耐磨复合涂层。 分别在轻载(2、3 N)、中等载荷(5、6 N) 和重载(11、12 N) 时测试了复合涂层和Ti6Al4V合金基体的干滑动磨损性能。结果表明该复合涂层的摩擦系数及磨损率都随着载荷的增大呈现先减小后略增大的趋势; 在中等载荷( 5 N)下, 磨损表面光滑平整, 涂层中的润滑颗粒被挤压出磨损表面形成润滑膜, γ-NiCrAlTi/TiC/CaF2 润滑耐磨复合涂层的摩擦系数和磨损率均比Ti6Al4V合金基体显著降低, 该复合涂层在中等载荷(5 N)具有较好的自润滑耐磨性能。

以NiCr/Cr3C2-10%WS2、NiCr/Cr3C2-20%WS2、NiCr/Cr3C2-30%WS2合金粉末为原料, 采用激光熔覆技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相和显微组织。结果表明: 激光熔覆的复合涂层与基体呈冶金结合, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/CrS+Ti2CS复合涂层主要由硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、γ-NiCrAlTi为增韧相、Ti2CS 和 CrS金属硫化物为自润滑相的自润滑耐磨复合涂层。随着固体润滑剂WS2添加含量的增加, γ-NiCrAlTi/TiC+TiWC2/Ti2CS+CrS涂层中的金属硫化物体积分数明显增加, 复合涂层的磨损率逐渐降低, 复合涂层自润滑耐磨性能明显增强。

为提高Ti-6Al-4V钛合金的摩擦学性能，以金属陶瓷NiCr-Cr3C2和自润滑颗粒WS2复合合金粉末为原料，采用激光熔覆技术在钛合金表面制备出了以硬质TiC和TiWC2为耐磨增强相、Ti2CS和CrS金属硫化物为自润滑相的高温自润滑耐磨复合涂层。采用 X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析了涂层的物相及显微组织结构；分别在室温、300 ℃和600 ℃时利用Si3N4陶瓷球对磨来测试涂层和基体的干滑动磨损性能，并分析了其磨损机理。结果表明：复合涂层的平均硬度为1005 HV0.2，约为基体(360 HV0.2)的3倍，从室温到600 ℃，由于增强相TiC、TiWC2和自润滑相CrS、Ti2CS的综合效应，复合涂层的摩擦系数和磨损率相比基体均显著降低，具有良好的高温自润滑耐磨性能。

为了提高奥氏体不锈钢的高温耐磨性能，采用中空激光熔覆技术在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢表面制备出以(Cr,Fe)7C3为增强相,γ(Ni,Fe)固溶体为基体的高温耐磨复合涂层。分别在室温、300 ℃和600 ℃时测试了涂层和不锈钢基体的干滑动磨损性能，并讨论了其磨损机理。结果表明,涂层的耐磨性能明显优于不锈钢基体。室温时，不锈钢的磨损机理为粘着磨损，涂层为磨粒磨损；300 ℃时，不锈钢的磨损机理为粘着磨损和磨粒磨损，涂层为粘着磨损；600 ℃时，不锈钢磨损表面出现脆性断裂、塑性变形及严重氧化，涂层表面发生轻微的磨粒磨损和粘着磨损。由于摩擦抛光作用和均匀连续转移膜的形成，涂层在600 ℃时的耐磨性能高于300 ℃。

以Ni-Cr-C-CaF2复合合金粉末为原料, 采用激光熔覆技术, 在γ-TiAl合金基体表面制备出高温自润滑耐磨复合材料涂层, 采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等手段对所制备复合材料涂层的显微组织进行了分析。结果表明, 该复合材料涂层由初生的短棒状或树枝状TiC和次生的块状Al4C3碳化物增强相以及细小、弥散、球状分布的CaF2固体润滑颗粒均匀分布在塑韧性良好的NiCrAlTi (γ) 固溶体基体中, 其平均显微硬度约为HV 650, 是基体TiAl 合金的2倍。