陶瓷-金属复合沉积层因其兼具金属(或合金)的强度和韧性以及陶瓷相的抗高温、耐磨损以及防腐蚀等优异性能,在材料表面耐磨损和耐腐蚀领域得到广泛应用。传统的激光熔覆、热喷涂以及自蔓延高温合成技术在制备陶瓷-金属复合沉积层中涉及高热量的输入,粉末易发生氧化、分解、相变、烧损等,特别是对于相变敏感陶瓷相(如WC、金刚石等),很难在复合沉积层的制备过程中保持其形貌和成分的完整性。此外,较高残余热应力的存在还易使复合沉积层产生裂纹。超音速激光沉积技术(Supersonic Laser Deposition,SLD),把激光辐照同步引入冷喷涂加工过程,提高低压冷喷涂沉积层的沉积效率、致密性和结合强度,进而提高沉积层的使用性能。超音速激光沉积技术在保持冷喷涂固态沉积特性的同时,扩大了冷喷涂沉积材料的范围。基于超音速激光沉积技术的优势,本文拟将SS316L与WC这两种应用广泛的金属和陶瓷进行复合形成综合性能更加优异的陶瓷-金属复合沉积层。在超音速激光沉积制备单一SS316L工艺参数的基础之上,进一步制备WC/SS316L复合沉积层。系统研究了不同激光能量对沉积层沉积特性、显微组织、陶瓷相颗粒含量、WC/SS316L颗粒相互作用机制、磨损性能,并将其与激光熔覆沉积层进行对比研究。初步探讨了超音速激光沉积制备WC/SS316L复合层的沉积行为和失效机理,本文的主要研究结论如下:1.在制备单一SS316L沉积层时,激光辐照影响了超音速激光沉积层的沉积效率、基体的结合形态、显微硬度以及沉积层的耐蚀性能。在一定的激光辐照温度范围内,沉积层的峰值高度、沉积效率和显微硬度随激光辐照温度的升高而不断增加,同时扫描速度对沉积层宏观形貌影响较大。2.相较于单一冷喷涂,利用超音速激光沉积技术制备WC/SS316L复合沉积层时,WC颗粒在复合沉积层中的含量随着激光辐照温度的升高而增加,在激光辐照温度为800oC时,沉积层中的WC含量达到了29.29%,几乎达到了原始粉末中的WC含量(30%)。3.超音速激光沉积WC/SS316L沉积层致密,保留了原始颗粒内部组织。通过XRD分析表明超音速激光沉积层与原始粉末具有相同的物相,保留了冷喷涂技术中固态沉积的优势。4.超音速激光沉积层的摩擦系数较激光熔覆沉积降低了28%,表现出较优的抗磨损性能,这是由于超音速激光沉积层较激光熔覆沉积层具有更高的WC含量,且WC分布均匀,增强相与粘结相结合良好。5.在超音速激光沉积过程中,基体由于颗粒的剧烈撞击产生凹陷,同时颗粒在基体上有效沉积形成基底层。后续沉积的颗粒持续撞击进一步加剧已沉积颗粒的变形程度,产生夯实效果,使沉积层孔隙率降低。由于激光辐照作用,WC与SS316L之间由机械结合转变为机械结合与冶金结合共存。在电化学腐蚀过程中,由于WC颗粒未能与SS316L颗粒形成完全致密的结合,腐蚀溶液通过颗粒间孔隙进入沉积层内部,在结合部位WC颗粒与SS316L不锈钢因电位不同可形成原电池加速腐蚀,从而加速了沉积层的失效。