不锈钢材料在机械工业领域中具有广泛的应用,然而表面硬度低,耐磨性差限制了不锈钢的性能发挥。使用超音速火焰喷涂技术在表面制备耐磨涂层可以拓展不锈钢的应用领域,而Ni60合金作为涂层材料有着不低于不锈钢的耐腐蚀和耐高温特性,同时耐磨性良好。超音速火焰喷涂设备喷枪的更新换代,工艺参数往往严重的影响了涂层的性能,因此,改善超音速火焰喷涂工艺制备不锈钢表面的Ni60合金涂层,使涂层达到减小摩擦,提高耐磨性能具有重要的学术意义和实际参考价值。本文结合仿真和实验,提出控制JP8000型超音速火焰喷涂系统煤油和氧气的流量在316不锈钢表面制备Ni60合金涂层,进而研究工艺参数对摩擦学性能的影响规律,主要开展了以下工作:基于8220型喷枪结构建立模型,采用CFD软件Fluent对焰流气态流场进行了数值分析,研究了喷枪内部气态流场分布规律及煤油和氧气流量参数对焰流特性的影响规律。结果表明,在氧气流量为38m3/h,燃烧产生的温度值和焰流速度值较大,其中在煤油流量为4.2g/s时焰流温度最高可达3105K,焰流速度最高为2286m/s。氧气流量固定时,焰流的温度和速度会随着煤油流量变化出现峰值,当煤油流量超过该值时焰流的温度和速度会下降。由于制备时氧气流量难以精确控制,Ni60合金熔点较高,因此,本文选用氧气流量固定为38m3/h,煤油流量分别为3.6g/s、3.8g/s、4.0g/s、4.2g/s和4.4g/s的加工参数为后续实验研究对象。采用JP8000型超音速火焰喷涂设备在316不锈钢表面制备出Ni60合金涂层,使用TMHV-1000型显微硬度仪,考察了不同加工参数涂层显微硬度的变化规律,用扫描电镜结合JSM-6490LV能谱仪对涂层成分进行了分析。结果表明,涂层中不同程度的存在着未熔融粉末颗粒,焰流温度高的制备条件下涂层中未熔融颗粒少;焰流速度大的制备条件下涂层硬度高;在涂层中存在?-Ni、Fe Ni₃、Fe Ni等硬质相。在不同润滑条件下,利用CFT-I型高速往复摩擦磨损试验机研究了Ni60合金涂层相对316不锈钢产生减摩、抗磨作用的一般规律;结合VHX-2000C型超景深三维显微系统考察了不同加工参数制备的Ni60合金涂层磨损变化规律,分析了滑动速度对摩擦学性能的影响。结果表明,干摩擦条件下,Ni60合金涂层相对316不锈钢表面摩擦系数小,耐磨性能显著;油润滑条件下,Ni60合金涂层摩擦系数和316不锈钢较为接近,优化Ni60合金涂层的制备参数可以达到一定减摩作用,耐磨性能表现良好;较高的滑动速度有利摩擦副降低摩擦系数,在所研究的煤油流量参数范围内,煤油流量为4.2g/s时Ni60合金涂层的减摩、抗磨效果最好。