本文针对现代新型大功率柴油机中在高温、高压、高速等高负荷条件下使用的活塞环,存在着磨损严重、活塞环使用寿命短等突出问题,设计热硬度高、耐磨性和抗氧化性好的碳化铬作为硬质第二相,以高温强度高、抗氧化性和耐磨性优良的Ni3Al金属间化合物合金为基体,通过碳化铬和Ni3Al复合实现优势互补,获得一种新型耐磨堆焊材料。应用硬度计、金相显微镜、扫描电镜、能谱仪等分析手段以及磨损试验机等试验设备,对所制备的堆焊层试样的组织结构进行了观察分析,并研究了堆焊层的摩擦磨损性能。结果表明,母材与堆焊层间半熔化区的形成使堆焊层与母材实现冶金结合,堆焊层金属逆热流方向与母材呈联生长大方式,形成了Cr3C2颗粒弥散强化的Ni3Al基焊层；Ni3Al基体对Cr3C2起支撑保护作用,弥散分布的硬质碳化物Cr3C2硬度高、抗磨损性好、能显著提高堆焊层硬度,并对Ni3Al基体起一定的保护作用；堆焊层与母材间的冶金结合,无裂纹、不易剥落,使得部件整体的耐磨性能提高。采用销盘式摩擦磨损试验机,在室温下无润滑条件下,进行堆焊层试样的干滑动摩擦磨损性能测试,借助于扫描电镜观察磨损试样磨面形貌,测试摩擦系数及磨损率,分析摩擦磨损机理。结果表明,与现役船用活塞环材料相比,碳化铬/Ni3Al复合材料具有更低的摩擦系数和磨损率以及与摩擦副材料的良好配合性。碳化铬/Ni3Al复合材料的摩擦系数约为0.23明显低于现役活塞环材料的0.39；碳化铬/Ni3Al复合材料的磨损率约为4.23679E-10(mm3/N.m)明显小于现役活塞环材料的9.7563E-10(mm3/N.m)。分析认为,碳化物增强的Ni3Al基堆焊层销盘式滑动磨损机理主要是轻微的磨粒磨损和显微切削,表现轻微的擦划痕。碳化铬/Ni3Al复合材料优良的耐磨性是因为均匀的碳化铬颗粒分布、合理的碳化物增强相尺寸搭配、较强的基体—增强相界面结合力和优良的Ni3Al合金基体力学性能。