超音速激光沉积技术（Supersonic laser deposition,SLD）是一种将激光辐照与冷喷涂技术相结合的新型涂层制备工艺。本技术针对传统冷喷涂技术无法沉积高硬度金属材料的问题,把激光辐照技术同步复合冷喷涂过程,利用高能激光对喷涂颗粒和基板进行同步软化,改善材料的力学性能和碰撞沉积状态,实现高硬度材料的有效沉积,从而,拓展涂层与基板材料的选择范围。该复合技术可降低甚至完全消除激光熔覆（Laser cladding,LC）、热喷涂等高热输入技术中的氧化、相变、晶粒长大、偏析等影响,特别适合于制备温度敏感材料、氧化敏感材料以及相变敏感材料等涂层。镍基金刚石复合材料是理想的高耐磨材料,但依靠现有方法制备困难。金刚石具有极高的硬度,是优异的复合涂层增强相材料,但激光熔覆、热喷涂等高热输入技术制备金刚石复合涂层时,金刚石易发生碳化,如何解决金刚石在涂层制备过程中相变问题,是金刚石复合涂层制备的难点所在。由于镍基合金与金刚石颗粒有良好的润湿性,且Ni60合金本身就是一种优良的耐磨材料,选择高硬度Ni60合金作为金刚石颗粒的粘结相,有利于提高金刚石在复合涂层中的结合强度和性能。但由于Ni60合金硬度高,单一冷喷涂技术无法沉积,而激光熔覆和热喷涂等技术制备Ni60合金涂层时,涂层裂纹敏感性较高。因此,如何获得高质量的Ni60合金涂层及其复合涂层是目前镍基合金涂层的研究热点所在。基于上述的金刚石和Ni60合金涂层的研究难点,本文分别利用SLD和LC技术在45钢基板上制备Ni60合金涂层、金刚石/Ni60复合涂层,研究不同激光能量对涂层沉积特性、显微组织、金刚石颗粒相变、涂层/基体结合机制、金刚石/Ni60颗粒相互作用机制、磨损机理的影响规律,讨论金刚石颗粒的尺度、分布、含量与磨损机制的关系。本文的主要研究结论如下:（1）利用超音速激光沉积技术实现了Ni60合金涂层的制备,突破了传统冷喷涂技术无法沉积高硬度合金的限制。研究表明基体材料对超音速激光沉积涂层无明显的稀释带,超音速激光沉积层中能够保持Ni60颗粒的原有性质,涂层的耐磨性优于激光熔覆沉积层。（2）利用SLD工艺实现了无相变、无氧化的金刚石复合强化涂层的制备,金刚石与Ni60颗粒以塑变锁合机制结合。通过对SLD和LC两种技术制备的复合涂层耐磨性对比研究发现,SLD复合沉积层表面无磨损,相反对磨副Si3N4陶瓷球严重磨损;LC制备复合涂层中金刚石发生石墨化相变。SLD-金刚石/Ni60涂层的摩擦系数较未添加金刚石涂层降低约85%。（3）复合涂层的耐磨性与金刚石粒度、分布、含量有关。大尺度金刚石在对磨过程中易破碎、脱落,小颗粒金刚石较大颗粒在涂层中分布更均匀,复合涂层中金刚石的体积含量不会受到颗粒大小的影响,综合来看小颗粒金刚石强化涂层在对磨过程中表现出更好的抗疲劳性和耐磨性。（4）SLD涂层中的Ni60颗粒发生了明显的形变,颗粒结合界面发生部分熔化,涂层与基板间材料发生塑性流变,产生亚微米尺度卷曲和漩涡,边界材料混合互锁,涂层/基体结合机制为机械咬合与冶金结合混合机制。（5）SLD复合沉积层中较大塑性变形的的Ni60颗粒在热处理过程中部分发生再结晶,但热处理涂层中Ni60/金刚石结合界面无元素扩散。SLD沉积过程中Ni60颗粒在金刚石颗粒的冲击作用下发生剧烈的冷作硬化而得到强化。