在机械生产中因磨损而导致机电设备损坏的比例高达70%,其中磨粒磨损又能够占到磨损失效的半数以上,已成为最常见的导致机械设备失效的原因。磨损是摩擦学主要研究问题之一,而磨粒磨损理论是磨损理论的重要分支,对磨粒磨损机理的研究具有重大工程意义。本文以山东科技大学青岛金海纳等离子科技公司的等离子熔覆设备研发项目为基础,对钢铝摩擦副磨损机理以及微观特性进行研究。本文主要完成以下工作:首先,本文对磨粒磨损过程进行了理论分析,对前人提出的磨损率公式的使用条件加以完善,在此基础上提出了三种类型磨粒的磨损量计算公式,并利用Matlab软件分析各响因素对磨损率的影响程度。其次,利用ABAQUS有限元软件对三种磨粒在不同切入角度下对表层材料进行金属的塑性损伤仿真分析并得出磨损量公式。分析发现对于损伤过程中最大等效塑性应变值,锥磨粒峰值与切入角成负相关,过峰后趋势相反;球磨粒整体水平与切入角成负相关;台磨粒包含有两种磨粒的特点。对于Mises应力最大值变化,锥磨粒三种角度下变化相近,球磨粒与台磨粒整体成负相关。然后,利用ABAQUS有限元软件仿真三种磨粒在低周期往复磨损时对零件表层材料的切削情况,并对其进行等效塑性应变以及Mises等效应力分析以及能量变化分析,提出单磨粒在二次切削零件时的磨损率公式。同时,分析了沿磨粒运动轨迹下的温升变化,阐明了磨粒物理学性能以及形貌特征对摩擦热的影响,以及磨损生热对金属零部件力学性能的影响。最后,对铝合金试件进行磨粒磨损实验,观察分析试件磨损后的微观形貌,发现在电镜下沿犁沟边沿以及犁沟底部等应力较大位置会聚集较多的微小裂纹,与此前仿真结果吻合。同时,利用等离子熔覆技术对多种材料的耐磨损性能进行实验以及数据对比,得到了这些材料的相对耐磨损性能比。