钛合金因比强度高，耐蚀性好等优点在工业中受到越来越多的重视，然而导热性差，硬度低、耐磨性差等缺点制约了钛合金在工程领域的推广应用。利用表面工程技术提高钛合金的表面强硬度和耐磨性，已成为国内外研究的热点。本文以镍粉和石墨粉的混合粉为原料粉，应用激光熔覆技术在Ti6Al4V钛合金表面制备镍基耐磨涂层，进一步应用超景深金相显微镜、电子扫描显微镜、能谱分析仪、X射线衍射分析仪、显微硬度测试计和摩擦磨损试验机等设备表征了涂层的微观组织和性能。主要研究内容和结论如下:　　(1)在Ti6Al4V钛合金表面预置Ni+C混合粉层，利用激光熔覆制备出TiC增强镍基复合涂层。涂层的增强相是TiC颗粒相，涂层的基体相是Ni3Ti相和Ti2Ni相。涂层横截面的微观分析表明，预置粉层中的碳原子和熔化基底中的钛原子在激光熔池中经对流传质均匀混合后，合成了TiC增强相。从熔道顶部到底部，TiC相呈现含量增加、颗粒细化和树枝晶过渡为胞状晶的特征。TiC相的形态和分布与激光熔道横截面的显微硬度分布特征相吻合。　　(2)试验研究发现，激光功率和扫描速度对熔覆熔道的宽度、深度和质量具有关键性作用。随着激光功率的增加，熔道宽度和深度增大，涂层表面显微硬度升高。激光功率不变时，激光束扫描速度决定了激光熔池的能量输入和寿命。通过大量试验获得了激光熔覆的优化工艺参数:直径为4mm的CO2激光光斑，扫描速度为5mm/s，激光功率为2.4kW。进一步研究表明，TiC由树枝状过渡为胞状颗粒依赖于预置粉中的含碳量。　　(3)激光熔池的冷却过程分析表明，在凝固过程中，TiC首先析出，其后Ni3Ti析出，进而生成Ni3Ti和NiTi共晶。由于NiTi不能稳定存在，随着温度下降，NiTi又分解为Ti2Ni和Ni3Ti。　　(4) TiC颗粒相在激光熔道横截面的组合花样分析表明，激光熔池的Marangoni对流是激光熔池成分均匀化的关键因素，且对TiC的生长形态和分布存在重要影响，熔池前端的微观组织和成分分布也证明了这一点。　　(5)基于fluent软件的激光熔池数值模拟结果表明:0.2秒之后激光熔池的最大温度和最大速度趋于稳定，熔池几何尺寸增大速度显著下降。熔池的最高温度位于熔池表面中心，最大速度位于熔池表面近边缘处。数值模拟激光熔池宽度明显大于实际试验熔道宽度，主要源于实际激光熔池表面非平面特征的影响。　　(6)多道搭接涂层的搭接区存在TiC相颗粒细化。依据搭接区TiC颗粒的分布形态，可辨认按热搭接方式组装熔道的搭接次序。搭接涂层与基底的结合线在搭接区形成峰状凸起，凸起峰的夹角随搭接率的增大而增大。　　(7)原位自生TiC增强镍基复合涂层的“球-盘”式干滑动摩擦磨损实验结果表明，涂层主要表现为粘着磨损和磨料磨损，而Ti6Al4V钛合金基体主要表现为犁沟效应强烈的磨料磨损。预置粉料的含碳量增加，涂层在摩擦磨损中的失重质量下降，耐磨性提高。