普通碳钢较低的耐磨和耐高温性能限制其在苛刻环境条件的应用,激光熔覆原位合成陶瓷增强金属基复合涂层因其优异的耐磨、耐高温等性能被广泛的开发和应用。然而,目前针对原位合成陶瓷相增强金属基复合涂层机理的研究还相对缺乏。因此,本文采用CO2激光器熔覆Ti-VN合金-Co基合金熔覆材料,系统研究复合涂层成分-组织-性能之间相互关系,探讨原位合成陶瓷相的形成机制及增强金属基复合涂层的强化机理。研究结果具有重要的理论意义和实际指导作用。研究了工艺参数和预置涂层厚度对VN合金/Co基复合涂层宏观成形的影响。结果表明:采用预置涂层厚度为1.2 mm,光斑尺寸为5 mm,扫描速度为4mm/s,功率为2.3 k W和搭接率为50%,制备的复合涂层表面平整光滑、无明显裂纹和气孔等缺陷,与基体获得了良好的冶金结合。研究了VN合金对VN合金/Co基复合涂层组织和耐磨性能的影响。结果表明:随VN合金含量增加,复合涂层组织逐渐细化,耐磨性能先增加后降低,VN合金含量为5.0%时,磨损失重量约为基体的1/18,磨损机制为磨粒磨损。采用优化的工艺参数,制备了宏观成形优良的Ti-VN合金/Co基复合涂层,研究了Ti含量对复合涂层组织的影响。结果表明:随Ti含量增加,复合涂层中多边形Ti N和VC复合物和四边形Ti N数量逐渐增加,组织逐渐均匀细化。提出了Ti N和VC在Ti-VN合金-Co基合金体系中的凝固过程:（a）Ti C和Ti N优先形核长大;（b）Ti C与液态溶液发生包晶转变形成Ti N;（c）VC依附于包晶转变形成的Ti N形成壳核结构。Ti N、VC与（?）-Co基体之间存在位向关系。研究了Ti及温度Ti-VN合金/Co基复合涂层耐磨性能的影响。结果表明:随Ti含量增加,复合涂层耐磨性能先增加后降低,Ti含量为4.8%时,磨损失重量最低,约为基体的1/24。磨损机制由磨粒磨损转变为磨粒磨损和疲劳磨损。随温度从室温至600℃增加,复合涂层磨损失重先增加后降低,400℃时磨损失重最高。磨损机制由磨粒磨损转变为磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损共同作用。揭示了Ti对Ti-VN合金/Co基复合涂层高温氧化性能的影响。结果表明:复合涂层在1000℃的氧化增重曲线遵从抛物线规律,增重量约为基体的1/10。氧化机理为Ti O2与Cr2O3和Co O形成致密双膜结构,降低了复合涂层氧化速率。