本文针对铝及其合金激光熔注工艺过程中铝对激光反射率高、表面存在氧化膜且导热率高等主要问题,开发了激光/TIG复合熔注工艺,并通过优化工艺参数,分别在2219铝合金及1060纯铝表面成功制备了WCp/Al和SiCp/Al的表面复合材料层。综合采用XRD、SEM、EDS等手段,对表面颗粒强化层的微观组织、界面结构及其摩擦磨损性能进行了研究,对性能强化的机理进行了探讨。工艺实验结果表明,所获得熔注层成形良好,内部无气孔和裂纹等缺陷,颗粒在基体中分布比较均匀。熔注层内部的基体显微组织和相结构呈现出复杂的多样性。WCp/Al熔注层为典型的过共晶组织,并且不同位置先共晶相呈现不同的形态,熔池上部主要为含有十字花状、鱼骨状、蝶状先共晶相(W1-xAlx)Cy的过共晶组织,而底部的先共晶相则呈现块状形态;不同部位的颗粒界面结构也呈现不同的形态。SiCp/Al熔注层的显微组织呈现出亚共晶组织结构:内部弥散分布有大量第二相T(Al12Fe3Si)的α(Al) + Al与SiC、Al4SiC4形成的共晶。SiCp/Al熔注层的界面反应也相对简单,界面处形成微小锯齿形结构。性能测试结果表明,纯铝表面熔注层硬度明显增高,而2219铝合金熔注层和热影区则出现了软化的现象。摩擦磨损实验结果表明,纯铝和铝合金表面熔注层的耐磨性能都得到了明显的提高,其中SiCp/Al熔注层摩擦系数最小,磨损量最小,并且对摩擦副的损伤较小,因此SiC更适合作Al表面复合材料层的增强相。同时研究发现,在一定载荷作用下,随着摩擦速度的提高,熔注层的耐磨性降低,磨损量升高;在低速下复合材料的主要磨损形式为犁沟切削,速度提高时出现了氧化磨损,摩擦速度更高时磨损形式主要为磨粒磨损和粘着磨损;在一定摩擦速度下,载荷增加,熔注层的耐磨性降低,磨损量升高。