铁轨转向道岔、矿山机械的不断发展,零部件所受的工况环境日趋复杂,无油或者少油的工况条件导致零部件失效速度加快。在基体表面熔覆一层固体自润滑涂层是解决上述问题的有效途径之一。将固体自润滑材料作为润滑增强相加入到金属基体中形成的自润滑涂层,可以在摩擦面间发生转移形成润滑薄膜,防止零部件的直接接触,提高材料的减摩性能,而使用激光熔覆法制备的自润滑涂层可以与基体实现良好的冶金结合,涂层均匀致密,缺陷较少,明显改善基材表面的摩擦磨损性能,提高材料整体性能和使用寿命。本文利用激光熔覆技术制备了石墨/Ni基、WS2/Ni基以及WS2+C/Ni基自润滑涂层,以Ni50作为过渡层形成双层熔覆层,探讨了不同自润滑相及含量的变化对熔覆层显微组织及硬度、摩擦系数等性能的影响。采用金相显微镜和高分辨扫描电镜观察了熔覆层的显微组织,采用X射线衍射仪和能谱分析仪,分析了涂层物相组成及成分分布。用显微硬度计测试熔覆层的显微硬度,采用多功能摩擦磨损试验机研究了熔覆层的摩擦磨损性能。研究结果表明:(1)熔覆层与基体二者之间呈现良好的冶金结合,涂层熔合区出现了一条明显的平面晶带,过渡层树枝晶定向凝固趋势显著,枝晶间γ-(Ni,Fe)和M23C6以共晶方式生长。涂层成型性连续且美观,无气孔、夹杂现象。(2)石墨自润滑涂层的主要物相有减摩相C、强化相M23C6、基体相y-(Ni,Fe);石墨在涂层中分布均匀,未熔量较多,随着石墨减摩相含量的增加,自润滑涂层的硬度增长不明显,涂层硬度最大值为739.12HV0.05;涂层的摩擦系数与石墨含量呈反比,20%含量的石墨自润滑涂层摩擦系数最小为0.39;随载荷增大,摩擦系数逐渐减小,在100N载荷下,摩擦系数最小为0.38;石墨自润滑涂层的主要磨损机制为黏着磨损以及氧化磨损。(3)WS2自润滑涂层的主要物相有减摩相CrS、Cr3S4,基体相γ-(Ni,Fe)以及强化相M23C6;随着WS2减摩相含量的增加,自润滑涂层的硬度增长明显,涂层硬度最大值为1154.54HV0.05;涂层的摩擦系数与自润滑相含量呈反比,20%含量的自润滑涂层摩擦系数最小为0.40;随载荷增大,摩擦系数逐渐减小,在100N载荷下,摩擦系数最小为0.41;WS2自润滑涂层的主要磨损机制为磨粒磨损。(4)WS2-C自润滑涂层的主要物相有减摩相CrS、Cr3S4、基体相γ-(Ni,Fe)、强化相M23C6以及未熔化的石墨等;石墨和WS2的加入对于提高涂层的硬度是有很大帮助的,涂层硬度最大值为1144.83HV0.05;涂层的摩擦系数随着载荷增大逐渐减小,在100N载荷下,摩擦系数最小为0.43;WS2-C自润滑涂层的主要磨损机制为轻微的磨粒磨损。