全球每年因金属磨损失效造成的经济损失占到全球GDP的4%。热喷涂技术已成为磨损失效防护的主要手段,但不同热喷涂技术在理论和应用上的差异使涂层存在较多缺陷和限制如结构热变形、龟裂和结合强度不足等问题。超声滚压技术可在基体不发生热变形的情况下,利用高频机械冲击与滚压复合作用提高涂层结合强度、降低涂层表面粗糙度、减少涂层孔隙率和裂纹。探究超声滚压对不同热喷涂技术制备的涂层性能影响对降低金属摩擦失效具有重大意义。本文通过ABAQUS建立超声滚压有限元模型,分析超声滚压对涂层/基体界面应力和表面粗糙度的影响,从而选择出适合超声滚压的涂层基体,并采用三因素五水平的正交试验优化超声滚压工艺参数。对不同热喷涂技术制备的3Cr13涂层超声滚压前后的试样进行检测,分析超声滚压对3Cr13涂层力学性能的影响。主要的研究结果如下:（1）根据超声滚压三种不同基体上3Cr13涂层的有限元仿真试验结果得出:在相同的加工参数下,与其余两种基体（40Cr、42CrMo）对比。当选用45钢为基体时,超声滚压后涂层/基体界面应力为25.7 MPa、表面粗糙度模拟值为0.172μm均为最小值,说明涂层/基体结合强度更高,且加工后表面质量最好,为后续实验45钢作为3Cr13涂层基体提供依据。（2）利用正交实验法对超声滚压加工中挤压力F、挤压次数N和步距S参数进行优化选择。以涂层/基体界面应力值和涂层表面粗糙度为优化目标,使用各因素不同位级的均值分析和方差分析,并对分析结果进行实验验证,得到最优的超声滚压加工参数为:挤压力F为0.2 MPa、挤压次数N为4次、步距S为0.3 mm。（3）使用等离子喷涂、电弧喷涂和氧-乙炔喷涂设备制备实验样件,再经华云豪克能HVMG500超声滚压设备加工。利用扫描电镜、显微硬度仪、万能拉伸试验机以及相关软件对超声滚压前后的3Cr13涂层微观组织和力学性能进行分析得:超声滚压对三种不同喷涂技术制备的3Cr13涂层表面质量均有促进作用。在最优的工艺参数下,结合超声滚压前后SEM形貌、孔隙率、粗糙度、显微硬度和结合强度分析。结果表明,等离子喷涂的3Cr13涂层经超声滚压后微观形貌更加平整,微小裂纹量最少且粗糙度最低仅为2.9μm;硬度值为563 HV提高了33%;孔隙率从2.9%降至1.5%;结合强度均值为34.8 MPa提高了22.9%,相对于电弧喷涂与氧-乙炔喷涂方式,等离子喷涂的3Cr13涂层更适合使用超声滚压进行后处理。（4）利用高温摩擦磨损试验机对超声滚压前后的3Cr13涂层试样进行实验,分析结果发现,在相同的试验条件下,超声滚压处理前后的涂层摩擦系数从0.80降至0.69,磨损量从6.94 mg减少到4.80 mg,磨损率降低了31%。说明超声滚压能显著提升3Cr13涂层的摩擦性能。