铜及铜合金具有很多出色的性能例如高热传导率和电导率、优良的塑性和韧性。本文以铜合金粉为熔覆材料,ZrB₂作为陶瓷增强相,采用激光熔覆法在纯铜表面制备了金属陶瓷复合材料熔覆层,利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、金相显微镜等分析方法研究了熔覆层内增强相的分布、形貌以及界面结合情况,之后使用高速载流摩擦磨损测试平台测试了熔覆层的摩擦磨损性能。试验结果表明,综合考虑ZrB₂/Cu熔覆层的表面形貌、显微硬度、导电率、拉伸强度等因素,优化后的工艺为,功率密度31.11 kJ/cm2,ZrB₂含量6 wt.%,此时抗拉强度为360 MPa,导电率为26%IACS。对ZrB₂/Cu复合材料熔覆层的显微组织进行重点研究,并分析其他合金元素在熔覆层中的相组成。研究发现,熔覆层中的主要物相为Cu和ZrB₂;Zr B₂在熔覆层截面纵向呈梯度分布,表面含量高于底部含量;ZrB₂在熔覆层表面呈板条状,在底部则呈细针状;熔覆层内还生成了CrCo、FeSi、Ni3Si相,并在晶界析出了球形FeNi相。利用TEM高分辨对ZrB₂、CrCo、FeSi、Ni3Si进行观察,发现这些物质均能与基体之间实现良好的界面结合。在滑动速度为37.5 m/s时,随着ZrB₂含量的增大,摩擦系数和磨损率均不断下降,磨损机制由粘着磨损转变为磨粒磨损;在30 A载流摩擦磨损试验中,其摩擦系数和磨损率均大于无载流摩擦磨损,当滑动速度超过50 m/s时,其磨损率显著增加。在较低速率下,其磨损机制均为磨粒磨损,随滑动速度增加,逐步向粘着磨损转变,载流条件下磨损尤为严重。摩擦系数变化表现为先升高后快速下降,之后缓慢下降;加载电流时,摩擦系数比不加载电流时更快趋于稳定。