随着载运工具向高速化和重载化发展,载运工具制动盘的表层在制动时需要承受更高的温度,苛刻的工况对制动盘的硬度、耐热耐磨等性能提出了更好的要求,现有制动盘无法满足严苛高速条件下的急速高温性能要求,阻碍了载运工具的发展。本课题充分利用镍基合金优异的高温性能和SiC陶瓷的高耐磨性,同时应用ZrW₂O₈的负膨胀特性实现复合涂层的膨胀可控,降低涂层的残余应力,确保激光熔覆过程中复合涂层的零开裂,提出了运用激光熔覆法制备高性能制动盘用膨胀可控ZrW₂O₈/SiC/Ni高耐磨混杂复合涂层。首先,采用水热法制备前驱体-煅烧合成方式、共沉淀法制备前驱体-激光熔覆制备技术、溶胶凝胶法制备前驱体-煅烧合成方式,分别对负膨胀材料ZrW₂O₈进行制备。对水热法进行不同滴加方式、煅烧温度、冷却方式及原材料制备试验。使用X-射线衍射（XRD）分析了粉末的结晶度,采用热重-差热分析仪（TG-DTA）研究了粉末的热反应,应用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）进行了形貌表征与分析,应用红外光谱仪（FTIR）和拉曼光谱仪（FTIR-Rama）分析了分子结构。结果表明:水热法成功制备出高纯度的ZrW₂O₈粉末,而另两种制备方法失败。传统水热滴加法产生凝胶现象,制备出高纯度的ZrW₂O₈。ZrW₂O₈结晶度随煅烧温度升高先升高后下降;水冷冷却方式下获得的ZrW₂O₈结晶度最高,空冷次之,炉冷最低。600℃后以水冷冷却的方式制粉最佳,且当原材料为钨酸钠溶液与氧氯化锆溶液,制备的ZrW₂O₈纯度达到了99.54%,粉末粒度是微米级且具有很好的流动性。然后,以合成的ZrW₂O₈为原料,采用激光熔覆技术在45钢基板表面上制备ZrW₂O₈/SiC/Ni复合涂层。借助X-射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、多功能材料表面试验仪和显微硬度计等设备,研究了不同激光工艺参数及合金粉末配比下复合涂层宏观形貌、微观组织、物相组成、摩擦磨损性能以及硬度的影响。结果表明:当激光功率为900W,扫描速度为360mm/min时,得到的熔覆涂层厚度适中、无气孔及裂纹;熔覆合金粉末中加入ZrW₂O₈,熔覆涂层中气孔减少,且当ZrW₂O₈的质量分数大于8wt%时,熔覆涂层中出现裂纹,随着ZrW₂O₈质量分数的继续增大,裂纹增多,当ZrW₂O₈的质量分数为8wt%时,熔覆涂层中既无气孔也没裂纹。激光熔覆过程中,熔池内质量和动量的传输是依靠对流行为进行的,合金元素的均匀性分布与对流行为有关,对流行为是成分均匀分布的关键因素。当激光功率为900W,扫描速度为360mm/min,加入ZrW₂O₈粉末质量分数为8wt%时,磨损面积和摩擦系数最小,分别为0.0036mm²和0.385,且摩擦系数曲线整体处于一个稳定状态。且硬度也最高,约为426HV_0.2,相当于基板的2.1倍。