穴蚀是柴油机湿式缸套失效的主要形式之一。近年来,随着大功率柴油机的发展,湿式缸套的穴蚀也越来越严重。目前湿式缸套的穴蚀破坏已成为影响重型柴油机寿命和性能的主要问题之一。耐穴蚀材料的研发和应用是解决湿式缸套穴蚀破坏最直接有效的方法。TiNi基合金由于具有良好的形状记忆效应和超弹性,成为了一种优良的耐穴蚀材料,但是较高的合金成本以及加工困难限制其广泛的应用。本论文通过大气等离子喷涂沉积TiNiCo涂层以及TiNi-NiCr-Cr3C2复合涂层。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带能谱仪(EDS)等分析表征以上两种TiNi基涂层的组织结构变化。运用超声波伸缩振动穴蚀设备对不同涂层进行穴蚀试验,采用失重法、穴蚀形貌观察等方法研究涂层的穴蚀行为,深入研究了涂层的失效机理。具体内容如下:(1)采用机械合金化方法制备Ti50Ni50粉末和Ti50Ni47Co3粉末,分析了球磨时间、球磨转速和球料比等参数对粉末的衍射峰强度、粒径、形貌以及组成的影响,并对比分析添加第三组元Co的影响。随着球磨时间延长,Ti和Ni衍射峰逐渐宽化,衍射峰强度降低,并向低角度发生偏移;球磨转速增加有利于合金化的进行,400 r/min的球磨转速能够使得Ni最强峰的衍射强度最大程度的降低;球料比的提高能降低粉末粒径。经过综合对比,在球磨转速400 r/min,球磨时间10 h,球料比10:1时,粉末机械合金化现象显著,并采用此参数,制得Ti50Ni50-xCox(x=0,3,5,10,at%)合金粉末。(2)通过大气等离子喷涂沉积Ti50Ni50-xCox(x=0,3,5,10,at%)涂层,分析Co的含量对TiNiCo涂层组织演变以及耐穴蚀性能的影响。研究发现,TiNiCo涂层中存在主相为TiNi相和TiNiCo相;Ti50Ni47Co3涂层和Ti50Ni47Co5涂层的耐穴蚀性能优于Ti50Ni50涂层,其中Ti50Ni47Co3涂层耐穴蚀性能最佳,这是因为Co的添加提升了涂层的超弹性和形状记忆效应等物理性能和机械性能;Ti50Ni40Co10涂层的耐穴蚀性能最低,这是由于涂层合金化不充分,存在较多的单质相。TiNiCo涂层穴蚀破坏的主要机制为氧化物的脆性断裂和相界面处裂纹的萌生与扩展。(3)通过大气等离子喷涂沉积NiCr-75%Cr3C2质量分数分别为0 wt%、5 wt%、10 wt%、50 wt%的 TiNi-NiCr-Cr3C2 复合涂层,研究了 NiCr-75%Cr3C2 质量分数对 TiNi-NiCr-Cr3C2复合涂层耐穴蚀性能的影响。研究发现,NiCr-75%Cr3C2质量分数为5wt%和10 wt%时,TiNi-NiCr-Cr3C2复合涂层的孔隙率低于TiNi涂层,并且复合涂层的耐穴蚀性能也优于TiNi涂层,然而NiCr-75%Cr3C2质量分数达到50 wt%时,复合涂层的孔隙率上升,耐穴蚀性能下降,这是由于NiCr-75%Cr3C2在含量过多的情况下,会导致NiCr-75%Cr3C2与TiNi结合变差。复合涂层的穴蚀失效机制主要为硬质相的剥落和相界面处裂纹的萌生和扩展。