本文在分析了内燃机车气缸缸套内壁磨损失效机理的基础上,采用等离子喷涂的方法制备了纳米掺杂WC-Co涂层,普通WC-Co涂层以及普通NiCr-Cr₃C₂涂层。利用扫描电镜（SEM）、X衍射（XRD）及X光电子能谱（XPS）研究了喷涂涂层的显微结构、物相成分及化学成分,并对涂层的孔隙率、微区硬度及结合强度进行了测试和分析,比较了几种涂层的耐磨性能。在此基础上针进行了NiCr-Cr₃C₂涂层的热震试验。 试验结果和分析研究表明: 喷涂层为典型的层状结构,涂层与基体为机械结合。纳米掺杂WC-Co涂层的显微结构更加致密,涂层成分分布更加均匀,并且存在最低的孔隙率。普通WC-Co涂层表面粗糙,存在大量条带状结构,部分区域存在显微裂纹及孔隙,涂层中元素局部偏聚的情况比较严重。NiCr-Cr₃C₂涂层中存在明显的条带状结构及显微裂纹。WC-Co涂层表面的物相主要以WC、W₂C及Co₃W₃C为主,NiCr-Cr₃C₂涂层中的主要物相是Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Cr₃C₂以及Cr₂O₃,同时涂层中仍然存在NiCr相以及NiCrO₃相。喷涂颗粒在形成涂层时发生了复杂的相结构转变及化学成分变化,这对涂层性能有着重要的影响。 纳米掺杂WC-Co涂层具有最高的微区硬度和结合强度。 在本论文试验条件下,纳米掺杂WC-Co涂层,普通WC-Co涂层以及普通NiCr-Cr₃C₂涂层等三种涂层的抗滑动磨损能力都强于T8工具钢,其抗磨损性能分别为T8钢的41倍,14倍及9倍。 在试验研究和分析了涂层的各项性能以及综合考虑经济性的基础上,选择普通NiCr-Cr₃C₂涂层作为气缸缸套内壁修复涂层。 NiCr-Cr₃C₂涂层经过800℃～室温循环热震试验后,出现显微裂纹时的循环次数为32次,涂层出现部分脱落时的循环次数为40次。Ni-Al打底层的存在,增强了涂层与基体的结合能力。NiCr-Cr₃C₂涂层具有良好的抗热应力剥离能力。 装车运行8.9万公里试验表明:涂层完整无破损,无剥落,磨损小。NiCr-Cr₃C₂涂层的设计应用是成功的。30～50万公里运行试验将继续进行。