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304不锈钢具有耐热、耐蚀、力学性能好等优良特性,被广泛应用于机械制造、石油化工等领域,但其硬度低、耐磨性差,限制了其作为重要的摩擦运动副零部件。由于磨损基本发生于材料或零部件的表面,采用激光合金化技术在304不锈钢表面制备耐磨性好、硬度高的自润滑耐磨涂层无疑具有较高的可行性和经济性。本文紧密结合国家自然科学基金(U1737112)和湖南省自然科学基金(2018JJ2677)开展研究,以Ni60-WS2-TiC混合粉末为原料,采用高能激光束在304不锈钢表面原位合成自润滑耐磨复合涂层。利用HT-1000型高温摩擦磨损试验机和MT-500型磨痕测量仪研究了复合涂层和304不锈钢基体在20、300、600、800℃下的减摩耐磨性能,采用X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)分析了复合涂层的物相组成、显微硬度、微观组织结构和磨损表面形貌,探讨了其组织演变规律及磨损机理。试验结果表明:在激光功率P=1.8 kW,光斑尺寸3×4 mm2,扫描速度V=4 mm/s下制备的涂层与304不锈钢基体呈良好的冶金结合,无宏观裂纹等缺陷;涂层主要由Cr0.19Fe0.7Ni0.11、Ti2SC、Cr7C3、Fe2C、CrS、WS2等相组成,其中T2SC、CrS、WS2为润滑相,Cr7C3、Fe2C为增强相;涂层上部组织均匀致密,中、下部组织分布较为稀疏,涂层的平均显微硬度为302.0 HV0.5,约为不锈钢基体(257.2HV0.5)的 1.17倍;由于氧化物(Fe2O3、Cr2O3、TiO2、Cr2TiO5、NiCr2O4)和润滑相(Ti2SC、CrS、WS2)的协同润滑作用,涂层在300、600℃下的摩擦系数均比304不锈钢基体显著降低,分别为0.303、0.351;从20℃到800℃,由于增强相Ti2SC、Cr7C3和Fe2C的综合效应,涂层的磨损率均低于304不锈钢基体,且在600℃下具有最低的磨损率9.7×l0-5mm3/Nm;600℃时涂层呈现出良好的高温减摩耐磨性能,磨损机理主要为氧化磨损和磨粒磨损。