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。

固体润滑深沟球轴承寿命与所受负载息息相关。研制了轴系固有频率测试装置,通过该装置对固体润滑轴系轴承座不对中 导致的轴系受径向外力工况和轴系固有频率之间的相关性进行了实验研究。对轴系固有频率随径向外力变化的测试数据进行 了拟合分析。结果表明:轴系固有频率随径向外力增大而增大;径向外力和固有频率之间存在较为明显的幂函数关系; 可以通过测试轴系固有频率来获取固体润滑轴承径向外力情况,径向外力拟合公式计算值与实测值之间相对误差不超过7%。

润滑技术的改进不仅能取得巨大的经济效益, 还有利于环境保护和资源合理利用。自润滑涂层在润滑油脂失效或无润滑介质条件下能发挥良好的润滑效果, 近年来受到广泛关注。激光熔覆技术作为自润滑涂层制备方法之一, 具有独特的优势, 在概述自润滑涂层的润滑机理及研究热点的基础上, 综述了激光熔覆制备自润滑涂层的研究进展, 包括熔覆材料选择、润滑相引入方式、存在的问题与应对措施, 同时指出了激光熔覆制备自润滑涂层的未来研究方向。

采用IPG光纤激光加工系统及预置粉末法，在Cr12MoV钢表面激光熔覆了Co/MoS2/CaF2自润滑复合涂层。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDX)等研究了Co/MoS2/CaF2自润滑复合涂层微观组织及摩擦学行为。结果表明，涂层组织为致密的网状结构，局部表现出枝晶生长的特征，熔覆涂层与基体为冶金结合。熔覆涂层中存在MoS2和CaF2，部分MoS2和CaF2在激光热作用下发生了分解，分解后的S、Ca等元素与Co元素生成了CoF3和CaS等新相。常温条件下，润滑相含量为a(MoS2)＝7.5%、a(CaF2)＝7.5%的激光熔覆自润滑涂层减摩效果明显，摩擦系数为0.20～0.35。

开展了固体润滑轴承组件的真空加速寿命试验，以验证固体润滑轴承组件的设计是否满足在轨寿命要求。研究了MoS2基薄膜固体润滑轴承组件在小角度摆动情况下的寿命。试验采用4对轴承模拟在轨±6°连续往复摆动，通过检测轴承组件工作时的摩擦力矩、电机电流和轴承温升判断轴承运行状态。结果显示，寿命试验运行正常，累计摩擦次数为6.2×107次。寿命试验后对轴承进行了尺寸精度和旋转精度复测，然后对轴承组件进行了解剖分析。复测结果显示，轴承尺寸精度和旋转精度与试验前一致，轴承润滑状态良好。试验结果验证了固体润滑轴承组件寿命满足在轨任务要求，为其它空间相机小角度摆动的扫描机构固体润滑轴承组件的长寿命设计提供了依据。

为了获得空间环境对MoS2固体润滑运动部件寿命的影响情况并预测运动部件在轨寿命, 分析了空间环境对固体润滑膜层的影响。 分析显示: 影响空间运动机构寿命主要有三大因素, 分别为: 航天发射环境、真空度和温度交变。设计了某空间运动部件的寿命试验, 试验模拟了影响空间运动机构的三个重要因素: 采用力学试验模拟航天发射环境, 热真空寿命试验模拟真空度和温度交变条件。采用X射线能量分散谱仪(EDS)对试验中运动部件的轴承未磨损滚道、磨损滚道表面膜层成分和滚珠表面材料进行了分析, 结果显示试验中未形成转移膜。根据试验结果预测试验中的MoS2固体润滑运动部件在轨寿命至少为107次以上。最后根据影响运动部件寿命的因素, 提出了增加空间运动部件工作可靠性, 提高工作寿命的相关措施。

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。

采用脉冲激光沉积法(PLD)在单晶硅基底上制备了WSx固体润滑薄膜。利用X射线能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对薄膜的成分、形貌和微观结构进行了分析，采用球盘式磨损试验机在大气(相对湿度为50%~55%)环境下评价薄膜的摩擦学特性。结果表明：薄膜中S和W的原子数分数比(简称S/W比)在1.05～3.75之间可控，摩擦系数为0.1～0.2；S/W比高于2.0时薄膜成膜质量和摩擦系数显著恶化。正交试验法得出影响薄膜S/W比的因素主次顺序分别是气压、温度、靶基距和激光通量；最优工艺参数是温度150 ℃、靶基距45 mm、激光通量5 J/cm2、气压1 Pa，可获得结构致密、成分接近化学计量比的WSx薄膜。

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。