本文采用直接激光熔覆和激光熔覆/搅拌摩擦加工（FSP）两步法在6061铝合金表面制备KF-2-WC-CaF₂镍基自润滑涂层。采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）等手段对涂层的相组成及组织结构进行分析,同时分析了涂层的显微硬度分布情况和耐摩擦磨损性能。直接激光熔覆KF-2-WC-CaF₂镍基自润滑涂层试验的优化工艺参数为激光功率2500W,扫描速度600mm/min,光斑直径3mm。该条件下制备的镍基自润滑涂层表面连续平整,涂层与基体之间形成光滑、良好的冶金结合带。KF-2镍基涂层中存在少量气孔,随着WC增强相含量的增加,KF-2-WC镍基涂层中气孔数量增多,直径增大,并且出现上浮的情况,而润滑相CaF₂的添加,促使涂层气孔减小,但并未消除。激光熔覆镍基自润滑涂层中主要组成相有α-Ni、α-Al、Al₃Ni、Al₃Ni₂、WC、W₂C和CaF₂。涂层微观组织主要由树枝晶、胞状晶、柱状晶、等轴晶组成,随着WC、CaF₂颗粒含量的增加,涂层中出现了WC球形颗粒、W₂C平面晶和以WC核心而发生团聚的组织。KF-2镍基涂层的显微硬度曲线平稳,约为200HV_0.1;随着WC含量的增加,在弥散分布密度不均匀的WC球形颗粒和分解形成大小不一、形状不规则的W₂C平面晶协同作用下,涂层的显微硬度提高,但起伏较大,平均为500HV_0.1,是基材的8倍;随着CaF₂含量的增加,涂层的显微硬度曲线虽然降低但趋于平稳,且室温条件下表现出良好的耐磨性能,摩擦系数约为0.3。激光熔覆/植入式搅拌摩擦加工（FSP）两步法制备KF-2-WC-CaF₂镍基自润滑涂层无气孔、裂纹等缺陷;经过三次搅拌,洋葱环纹均匀分布在涂层表面。涂层主要的物相有α-Al、α-Ni、Al₃Ni₂、Al Ni₃、WC和CaF₂。在搅拌头轴肩的“挤压和对磨”作用下,涂层轴肩变形区组织发生“联结”和“填充”,微观组织分布密度提高;搅拌区在搅拌针“挤压+向上螺旋传送”的作用下,植入相颗粒发生破碎、细化,且与涂层的界面过渡良好,均为“嵌入”涂层,而涂层又对植入相颗粒产生“包覆”效果;在热力影响区,涂层出现了多个胞状晶联生生长现象;在热影响区,胞状晶边界析出了α-Al絮线状组织。激光熔覆/搅拌摩擦加工制备镍基自润滑涂层显微硬度明显高于直接激光熔覆涂层,KF-2-WC-CaF₂涂层搅拌区外表层显微硬度约为600HV_0.1。由于搅拌针的“挤压+向上螺旋传送”的机械作用使得颗粒在搅拌区下层发生分散,颗粒密度明显下降,并且随着涂层与搅拌头之间距离的增加,机械作用产生的影响逐渐减弱,显微硬度沿厚度方向分布呈明显坡度特征,促使摩擦系数也呈显坡度特征,但在摩擦磨损试验前中期,涂层的摩擦系数低于直接激光熔覆的涂层。