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本文结合激光熔覆和自生复合材料制备技术,提出激光熔覆原位自生陶瓷涂层的新方法,并以廉价的氮气、钛粉和石墨碳粉为原料,在Ti6Al4V合金表面成功制备了以Ti（C,N）陶瓷相为主的复合陶瓷涂层,结合X射线衍射（XRD）、光学金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及能谱仪（EDS）等测试分析方法和手段,对熔覆层的物相成分、宏观形貌、显微组织及微区成分分布分别进行了分析和讨论,并通过显微硬度测试及摩擦磨损试验对熔覆层的机械力学性能进行了分析研究。（1）根据吉布斯自由能（ΔGT）判据,从热力学角度分析论证了激光熔覆原位生成Ti（C,N）陶瓷的可行性,并建立了在本试验条件下Ti与C和N反应的热力学判据,粗略地阐述激光熔覆过程中Ti（C,N）陶瓷的形成机理。（2）工艺参数试验表明,激光工艺参数（如工作电流、离焦量、扫描速度、氮气气压、脉冲宽度和脉冲频率等）对原位生成Ti（C,N）有很大影响。XRD和EDS的分析结果显示,熔覆层中主要的物相有TiC0.2N0.8、TiN和部分Ti的氧化物,并且在熔覆层中合金元素Ti、C、N的分布也比较均匀。结合OM及SEM分析结果,对激光熔覆层的凝固行为和组织特点进行了研究。研究结果表明,不同参数下熔池中的温度梯度和冷却速度都有很大差别,因此成分过冷程度也有所不同,导致形成的组织类型、大小和分布也相差很大,但各试样熔覆层中均以胞状晶、枝状晶和等轴晶为主。熔覆层凝固时,首先在熔池与基体的交界面处形核,晶体垂直于交界面向熔池中心方向生长成粗大的枝状晶,然后固液界面推移到熔池内形成细小的枝晶。工艺参数试验结果表明,最优工艺参数为:电流取150～200A、离焦量取15mm、扫描速度取2.0～4.0mm/s、氮气气压取0.2～0.4MPa、脉冲宽度取3.0ms,而脉冲频率取为8～15Hz。在以上参数下,钛合金表面可生成以TiC0.2N0.8名为主的Ti（C,N）陶瓷层。（3）对熔覆层的显微硬度及耐磨性能进行了测试分析。显微硬度分析结果表明,熔覆层的显微硬度普遍是基体显微硬度的2～7倍,且在纵向呈现出阶梯状分布。在最优化条件下,熔覆层的显微硬度值最高,为1470HV0.2;热影响区次之;基体最低,为330HV0.2,熔覆层的硬度提高了4倍。熔覆层的强化机制主要有细晶、硬质相弥散、过饱和固溶和位错堆积等。经优化的工艺参数处理后,材料的耐磨性能得到明显提高。标准试样的平均磨损量为0.0319g,试验试样的平均磨损量为0.003433g,则样品相对磨损性ε相为9.3,即经过激光熔覆陶瓷涂层后的钛合金的耐磨性比处理前增强了9倍。试验试样的磨损表面比标准试样光滑,磨痕也很浅。熔覆层的摩擦磨损机制主要是磨粒磨损,基体则以粘着磨损为主。