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表面改性可以使Cu基材表面获得耐高温、耐磨损以及耐腐蚀等多种优异性能。等离子熔覆作为一种先进的表面改性技术,可以制备出低稀释率、组织致密及与基体结合良好的涂层,但采用这种技术在Cu基材表面制备涂层的研究未见报道。本文初次尝试以Ni粉和A1粉为熔覆原材料,采用等离子熔覆技术在纯Cu基材表面制备Ni-Al金属间化合物涂层。考虑到Ni-Al金属间化合物与Cu基材的润湿性差,且Ni-Al金属间化合物与Cu基材界面存在应力奇异性,在Ni-Al层与Cu基体之间加入了Ni过渡层,制备出Ni/Ni-Al金属间化合物涂层,并在Ni-Al层中添加Fe和Y203,对涂层的相组成、界面结合、微观组织、成分、显微硬度和耐磨性进行了测试分析。主要研究成果如下：(1)采用L9(33)正交表对工作电流、扫描速度、氩气流量三因素进行铜表面等离子熔覆Ni/Ni-Al金属间化合物涂层正交试验。结果发现,氩气流量(C)对涂层表观质量影响最大,工作电流(A)对涂层界面结合和显微硬度影响最显著。最佳工艺参数为：工作电流150A,扫描速度10cm/min,氩气流量1L/min。(2)采用最佳工艺参数在纯Cu表面等离子熔覆Ni/Ni-Al涂层,研究结果表明,可以在Cu表面原位反应合成单相金属间化合物NiAl。涂层致密、无裂纹,过渡层Ni与基体Cu形成冶金结合。涂层从基体界面到表层的组织变化为平面晶→柱状晶→无序树枝晶→等轴晶。Ni-Al涂层在摩擦磨损试验中没有出现脆性断裂剥离,而是出现了磨粒磨损特征的犁沟,磨损是由多次塑性变形导致断裂造成的。(3)不同Fe含量的Ni-Al涂层,主要物相均为单相NiAl,Fe作为溶质原子固溶在NiAl中：涂层组织主要是树枝晶；Ni、Al、Fe、Cu各元素在界面处存在明显的过渡梯度,涂层与基体Cu形成了冶金结合。随着Fe含量的增加,树枝晶逐步细化；形成Ni-Al-Fe三元合金使熔点降低导致Ni过渡层厚度变窄：涂层的显微硬度先增加后降低,当Fe含量为15at.%时,获得最大的显微硬度。Fe元素的加入对涂层的耐磨性产生显著地提高,耐磨性最高的涂层是未添加Fe涂层的6.5倍。(4)不同Y203含量的Ni-Al涂层中物相随着Y203增加而改变,当Y203添加量不超过1.5wt.%时,Ni-Al涂层物相均为单相的金属间化合物NiAl;当Y203添加量为2.0wt.%时,Ni-Al涂层中存在NiAl相和Ni3Al相。随着Y203含量的增加,Ni-Al涂层组织细化,获得弥散分布的析出相：Ni、Al、Cu元素从涂层区到界面结合处含量发生改变,熔覆材料来自基材的稀释降低；由于合金流动性增强,Ni过渡层消失；涂层的平均显微硬度增加。稀土元素的加入显著地提高涂层的耐磨性,耐磨性最高的涂层是未添加稀土元素涂层的8.7倍。