车辆轻量化是实现交通运输高速、节能、环保最有效的途径。铝合金是车辆实现轻量化的首选材料。然而,铝合金材料在服役过程中极易磨损而失效。为了延长铝合金机件的使用寿命,可在其表面等离子喷涂制备性能优良、成本较低的灰铸铁耐磨涂层。然而,等离子喷涂涂层有限的层间结合使其在摩擦工况下易于沿粒子间未结合界面开裂,从而导致粒子脱落而加剧涂层磨损。为此,改善结合成为灰铸铁涂层制备的研究重点。研究表明,通过提高碰撞粒子温度和基体温度都有利于改善涂层层间结合。然而对于铝合金基体,提高基体温度会导致基体氧化和变形问题,因此提高粒子温度是改善结合较合适的途径。近期研究表明利用高熔点材料包覆低熔点颗粒进行喷涂时,可以显著提高喷涂粒子温度而改善粒子间的结合。高熔点的钼和低熔点的灰铸铁形成的壳核结构粉末在等离子射流的加热过程中,作为壳的钼一方面减少灰铸铁的氧化,另一方面向心部灰铸铁传热,提高灰铸铁粒子的温度。基于此,本研究通过机械球磨法制备钼-灰铸铁壳核结构粉末,并以此粉末和灰铸铁粉末为喷涂原材料,利用大气等离子喷涂制备涂层。研究球磨转速、球磨时间、添加剂等对钼-灰铸铁壳核结构粉末表面形貌和包覆状态的影响。基于数值模拟钼-灰铸铁壳核结构粉末粒子在等离子射流中的加热行为,结合实验研究粉末表面包覆状态对涂层微观结构、相组成和耐磨性能的影响。研究结果表明:机械球磨法制备钼-灰铸铁壳核结构粉末的最佳工艺参数如下:钼添加量为20wt.%,浓度2%的PVA（聚乙烯醇）溶液添加量为0.4g,球磨转速为400r/min,球磨时间为4h,球料比为10:1。钼-灰铸铁壳核结构粉末在最佳工艺参数下达到的最大包覆率为77.2%。灰铸铁粉末和钼-灰铸铁壳核结构粉末的流动性分别为23s/50g、45s/50g,两种粉末均适合热喷涂。数值模拟结果表明:随着包覆厚度的增加,粒子心部温度升高。当包覆厚度为1μm、2μm、3μm、4μm及5μm时,粒子心部温度分别为1365.5℃、1525.1℃、1936.6℃、2309.1℃及2694.2℃。随着包覆率的增加,粒子心部温度也呈上升趋势。当包覆率为25%、50%及75%时,粒子心部温度分别为924.8℃、1024.8℃及1475.4℃。涂层微观结构及耐磨性能研究结果表明:灰铸铁涂层中的氧化物夹杂使灰铸铁涂层层间结合变差,钼-灰铸铁涂层层间孔隙减少,氧化程度降低,涂层的内聚力得到改善,层间结合大大加强。灰铸铁涂层和钼-灰铸铁涂层在稳定后的摩擦系数分别为0.42±0.05和0.26±0.03,磨损速率分别为:1.696×10^-3mm³/N·m和1.162×10^-3mm³/N·m。灰铸铁涂层的磨损机理为以层片剥落为主的磨粒磨损和氧化磨损,钼-灰铸铁涂层的磨损机理为少量的氧化磨损。