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为了突破我国在高承载薄壁轴瓦材料方面的技术瓶颈,本论文针对我国铜/钢双金属采用固相复合存在的问题,以及借鉴国外铸轧工艺等液相复合技术的优势,首次采用了电弧沉积技术制备“钢背/铜合金/锡基合金”的多层耐磨材料。论文首先研究了S215铝青铜,SCu5210锡青铜和CuSn8Al0.5锡青铜三种合金冷金属过渡（CMT）及短路过渡两种熔化极惰性气体保护电弧沉积的基本工艺方法,在获得沉积层组织演变规律的基础上,选用CMT技术在薄板上电弧沉积锡青铜以获得铜/钢双金属带材,解决了大宽厚比沉积层熔覆的稀释率和气孔等问题。最后在铜合金上CMT沉积了锡基合金,制备了“钢背/铜合金/锡基合金”的多层耐磨材料。主要研究结果如下:CMT工艺下,由于热输入量低,Fe的稀释现象不明显。但采用短路过渡工艺沉积时,各成分沉积层都有明显的Fe元素稀释现象。由于Fe在铜中的溶解度较低,在沉积层中以颗粒形式析出。三种成分的沉积层中,Fe在CuSn8Al0.5中扩散的速度最快,形成的颗粒相最多。在厚板上沉积铜合金时,S215铝青铜由于流动性好,沉积层不会产生气孔。SCu5210锡青铜在采用CMT工艺时,由于热输入小,冷却速度快,形成少量气孔,增大热输入会导致大量气孔形成,少量Al的加入有效改善了锡青铜中形成气孔倾向。一般情况下,热输入增大有利于提高双金属层间结合强度,S215铝青铜/45钢层间结合强度均高于400MPa。只有在沉积层中出现较多气孔的情况下,结合强度偏低,主要是因为此时铜沉积层的抗拉强度下降明显。制备铜/钢双金属带材需要获得具有大宽径比和表面平整的沉积层,CMT工艺的成型性能比短路过渡更具优势。此外,CMT工艺降低了热输入,对于缩短沉积层凝固时间、抑制气孔、降低Fe的稀释都有良好的效果,是更适宜在钢表面进行铜层电弧沉积的优选方案。在沉积电流较低时（60-90A）,SCu5210和CuSn8Al0.5沉积层均获得了树枝晶组织,SCu5210为α-Cu树枝晶间偏析的（α+δ）+Cu3P和α+Cu3P组织,CuSn8Al0.5为α树枝晶间偏析的（α+δ）组织。随着电流的增大（100-110A）,SCu5210及CuSn8Al0.5的树枝晶形貌逐步消失。随着沉积电流的增加,35钢钢背靠近沉积层的组织铁素体含量减小,珠光体含量增加,硬度相应增加,钢板的拉伸强度和屈服强度升高,伸长率下降。当电流过大（110A）时,奥氏体晶粒长大,高冷却速率和粗大的晶粒促使铁素体从晶界处形成侧板条,从而形成魏氏体组织,其拉伸强度、屈服强度和伸长率的值急剧下降并且显示出显著的脆性断裂。对于Sn90.5Sb9.5的沉积层组织,在电流较低（50-90A）时,均为单相α-Sn晶粒;随着电流的增大（100A）,组织为黑色α-Sn基体上分布着针状及星状的Cu6Sn5相,Cu6Sn5相的存在使沉积层硬度得到提升。