磨损普遍存在于国民经济的各个领域,造成的经济损失十分巨大,因此合理地运用摩擦学理论,减少因磨损造成的损失,已成为经济建设亟待解决的重大难题。通过对摩擦磨损特性的大量研究,人们逐渐找到改善摩擦副耐磨性的各种方法,其中包括表面改性、组织改善、耐磨减摩材料的使用、流体润滑和固体润滑等。而固体润滑由于能满足诸如高温、高负荷、超低温、超高真空、强辐射等特殊工况的要求而得到了广泛的重视。本文通过对低温离子渗硫技术的创新拓展,发展了多种先进实用的复合固体润滑涂层,如通过高速电弧喷涂3Cr13涂层+低温离子渗硫、超音速等离子喷涂FeCrBSi涂层+低温离子渗硫、高速电弧喷涂Zn涂层+低温离子渗硫、氩弧保护堆焊+低温离子渗硫分别在淬火后45#钢表面制备了复合3Cr13/FeS层,复合FeCrBSi/FeS层、复合Zn/ZnS层和堆焊渗硫层。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线应力测定仪、纳米压痕仪分别测定了复合渗硫层的形貌、相结构、表面残余应力和纳米力学性能。利用T-11摩擦磨损试验机分别考察了各类复合渗硫层在干摩擦及油润滑条件下的摩擦学性能。试验结果表明,四种复合渗硫层与基体结合良好,具有优异的纳米力学性能。其中复合3Cr13/FeS层,复合FeCrBSi/FeS层和堆焊渗硫层无论在干摩擦还是油润滑条件下都具有良好的减摩耐磨性能。而复合Zn/ZnS层在干摩擦条件下的减摩耐磨性能也十分优异。FeS和ZnS都具有密排六方的晶体结构,具有较低的剪切力,易沿密排面滑移,因此均具有较低的摩擦系数,是优良的固体润滑剂。故在硫化物固体润滑层和具有耐磨减摩性能的喷涂层及堆焊层复合作用下,复合渗硫层表现出显著优于单一喷涂层或堆焊层和直接渗硫层的摩擦学性能。本文研究表明,复合渗硫层具有优异的减摩耐磨效果和广阔的应用前景。