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目前,超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备的WC/Co系金属陶瓷涂层拥有高结合强度、高硬度及低孔隙率,具备优良的耐磨、耐蚀性能。近年来,被广泛用在高温燃气轮机和热轧辊轴等工程零部件作为防护或修复涂层,因此对其在高温、高转速等复杂工况下服役寿命提出了更高要求。引入稀土元素来改善涂层组织,增加强韧性,提高其抗高温性能,从而扩大该系涂层的应用范围,具有重大工程实践意义。本课题拟通过HVOF制备不同稀土CeO2添加量的WC-12Co涂层,通过涂层的微观组织、孔隙率、硬度、XRD相结构分析等研究稀土对涂层组织及性能的改性规律。研究结果表明,稀土的加入可以抑制WC晶粒长大,抑制硬质相脱碳分解,提高WC颗粒在Co相中分散均匀度。当稀土添加量为1.0wt%时,改性效果最佳,涂层孔隙率降低59.3%,硬度提高了10%,采用划痕法测得的临界失效载荷从95N提高到147N。因此,选择添加1.0wt%CeO2的WC-12Co涂层作为改性涂层,未添加稀土的作为未改性涂层,对两种涂层的进行静态高温循环氧化试验和销-盘式高温摩擦磨损试验,从而探究涂层在高温下失效机制,并揭示稀土改善涂层抗高温性能的作用机理,得到以下结论:（1）WC-12Co涂层高温氧化产物主要为WO3和CoWO4,在450°C、550°C氧化9h内氧化动力学符合抛物线规律,而在650°C氧化增重呈直线规律增长,该系涂层不能650°C以上高温环境下作为耐磨防护涂层继续使用;（2）改性涂层相比未改性涂层有更低的氧化增重,稀土的加入有效降低了WC-12Co涂层的氧化速率,促进致密氧化膜形成,使涂层表现出更好的抗高温氧化性能;（3）两种涂层在450°C、550°C、650°C温度下进行的高温摩擦磨损试验表明,在450°C的磨损机制为Co相被犁削导致的磨粒磨损,在温度高于550°C之后的磨损机制表现为磨粒磨损、氧化及粘着磨损共同作用;（4）WC-12Co涂层在550°C以上迅速失去抗磨损破坏能力,而稀土的加入使得涂层在650°C仍保持良好的承载能力,主要原因是一方面稀土元素能减缓涂层氧化过程,有效减少强组分元素的流失;另一方面,能促进以CoWO4为主的连续、致密氧化膜结构的形成,达到减磨效果。此外,为进一步理解稀土改善涂层界面性能的强韧化机理,本课题计算部分借助材料计算软件（Materilas Studio）基于第一性原理方法,对理想WC/Fe界面、WC/Co界面以及稀土Ce原子掺杂两个界面进行界面性质计算,包括界面结合能、弹性能、界面电荷密度及布居数等。计算结果表明:（1）当界面处以C原子终止时,界面结合强度来源于C-Fe强极性共价键作用;当以W原子终止时,界面强度由W-Fe或W-Co间形成的弱离子键和金属键共同提供。（2）稀土Ce原子可以固溶进入界面处置换金属原子,通过改变与相邻原子成键特性,影响周围原子电荷转移,来提高界面结合强度及韧性。（3）当Ce进入WC/Fe界面置换W原子时,使得最大界面结合能从8.78 J/m2提高到12.44 J/m2;当Ce进入WC/Co界面置换Co原子时,使得最大界面结合能从9.52J/m2提高到11.39 J/m2。