钛合金凭借其优异的力学性能与功能特性,在航空航天、石油化工、生物医疗、海洋工程等领域具有广泛而成熟的应用,但表面性能差的缺点限制了其更深层次的应用。Ni-Al基金属间化合物具有优良的力学性能、抗高温氧化性与耐磨性,是理想的表面涂层材料。作为最有效的表面改性技术之一,激光熔覆具有冷却速度快,微观组织致密,冶金结合牢固,效率高等众多优点。因此,利用激光熔覆技术制备Ni-Al基复合涂层是提高钛合金表面综合性能的有效途径。本文以Ni、Al、Cr、CeO₂、WS₂不同比例的混合粉末为熔覆材料,利用激光熔覆技术在TC21钛合金表面制备Ni-Al基复合涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等设备分析熔覆层的显微组织,利用显微硬度计和CFT-Ⅰ型材料表面性能综合测试仪测试熔覆层的显微硬度分布与耐磨性能,探究Cr含量对熔覆层组织与性能的影响,然后在此基础上分别添加CeO₂与WS₂,探究CeO₂与WS₂含量对Ni-Al复合涂层显微组织的影响。Cr元素含量对Ni-Al基复合涂层组织与性能影响的实验结果表明:添加Cr元素后,熔覆层中有α-Cr沉淀相析出,显微组织主要由Ni（Al,Ti）及其周围呈网状分布的晶间组织TiNi、α-Cr等相组成,熔覆层的显微硬度均提高到基体的2倍左右,Cr元素有利于提高Ni-Al基复合涂层的断裂韧性与耐磨性能,当Cr元素添加量为20 at.%时,熔覆层的摩擦系数最低且最稳定,耐磨性能最好,约为TC21钛合金基体的2.95倍。CeO₂与WS₂含量对Ni-Al基复合涂层显微组织影响的实验结果表明:添加CeO₂后,熔覆层物相组成更加多元,出现了金属氧化物Al₂O₃、TiO、NiO,金属间化合物CeNi₅以及陶瓷相TiN_0.3等新物相。CeO₂能够细化晶粒、净化组织,调整Ni（Al,Ti）的化学成分,通过吸附熔池中的杂质元素以促进TiN_0.3等陶瓷增强相的生成。而添加WS₂后,熔覆层中原位生成了TiS等自润滑相以及α-W析出相,熔覆层上部出现了Ni（Al,Ti）/α-Cr共晶组织。随着WS₂含量的增加,TiS、α-W等的数量和尺寸不断增加,Ni（Al,Ti）/α-Cr共晶组织相对含量不断减少。