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锡青铜具有良好的耐磨及耐蚀性,常用作发动机的轴承、轴瓦等耐磨部件。为进一步提高锡青铜的耐磨性能,通常采用的方法为添加合金元素或分散增强体。近年来,难混溶合金系在非平衡凝固条件下存在的亚稳液-液相分离现象为提高合金的耐磨性能提出了新的思路。基于以上考虑,本文采用不含Mo的铁基合金(Fe50)粉末作为强化基元,将其加入到锡青铜(Cu150)粉末中,采用等离子堆焊在45#钢表面制备复合结构涂层,预期利用Cu-Fe系存在的亚稳液-液相分离现象,达到铁基合金强化铜基合金涂层的目的。在此基础上,为进一步提高堆焊层的性能,在上述复合粉末中又分别添加了4%和10%的Mo元素并制备涂层。组织结构分析表明,Cu150粉末涂层主要是由α(Cu,Sn)固溶体和分布于其中的Cu10Sn3相构成。加入15%Fe50以后,Cu10Sn3相消失,又出现了Cu81Sn22、γ(Fe,Ni)和(Cr,Fe)7C3等物相,具有明显的液-液相分离特征。铁基合金分离“相”主要是由γ(Fe,Ni)相及分布其中的(Cr,Fe)7C3等相构成,形貌为球状和带状。涂层中富Fe“相”的不均匀现象非常严重。球状富Fe“相”主要分布于靠近堆焊层表面区域;带状富Fe“相”分布在熔合线附近,平均厚度较大。球状富Fe“相”分布变得均匀,体数量有所增加;熔合线附近带状富Fe“相”平均厚度减小。加入Mo元素使液相分离临界温度升高,临界半径增大是涂层中富Fe“相”分布更加均匀的主要原因。加入15%Fe50粉末可以提高Cu150合金层的显微硬度,Mo元素的加入可以进一步提高涂层的硬度,减小硬度波动。Mo含量越高,平均硬度越高。在常温和250℃条件下,加入Fe50合金粉末和Mo元素可以提高合金涂层的摩擦磨损性能,但是在600℃条件下各成分合金涂层摩擦磨损性能和成分关系不明显。加入15%Fe50合金粉末可以提高涂层耐蚀性,但Mo元素的加入降低了涂层的耐腐蚀性能。