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碳化铌（NbC）增强Fe基复合涂层具有较高的硬度,优异的耐磨性和较好的韧性,常被用于强化及修复Fe基零部件表面。然而,随着对Fe基零件的使用寿命要求越来越高,对其涂层的耐磨性也提出了更高的要求。NbC增强Fe基涂层存在的主要问题在于NbC与Fe基体的结合性较差。通过添加合金元素使涂层中生成（Nb,M）C复合碳化物的方法可以改变NbC碳化物的上述特性。本文采用堆焊的方法制备了不同C、Ti及V含量的NbC增强Fe基复合涂层。对涂层硬度及耐磨性进行测定,对（Nb,M）C碳化物的分布及形态变化进行了分析。通过理论计算对（Nb,M）C碳化物的硬度以及其与Fe基体的结合性进行了研究,从化学键的角度对其性能提高机理进行分析。最后,从优化NbC碳化物形态的角度,对MgAl2O4作为NbC异质形核核心的有效性进行了分析。随着C含量的增加,涂层中基体和MC碳化物XRD衍射峰出现了左移。涂层中MC碳化物由分布在晶界处的网状碳化物向短棒状共晶碳化物和粒状初生碳化物变化。当C含量为1.41 wt.%时,涂层硬度最高。在涂层中观察到了片状M7C3碳化物,磨损过程中该区域出现孔洞,使涂层的耐磨性下降。在C含量为1.24 wt.%和1.41wt.%涂层中,观察到了偏析组织区域,该区域由α-Fe相和（Fe,Cr）3C碳化物组成。随着Ti含量的增加,（Nb,Ti）C碳化物的晶格常数减小,形成能降低。相比NbC碳化物,（Nb,Ti）C碳化物硬度显著提高,其中Nb0.25Ti0.75C碳化物的硬度达到了29GPa。Nb0.25Ti0.75C与α-Fe之间的晶格失配降低至7.3%。（Nb,Ti）C碳化物与α-Fe界面稳定性增加。CNb-Fe、CTiNb-Fe和CNbTi-Fe界面处存在金属键和弱共价键,NbC-Fe、TiNbC-Fe与NbTiC-Fe界面存在金属键、离子键及共价键。随着涂层中Ti含量增加,涂层中（Nb,Ti）C碳化物由共晶碳化物向初生碳化物过渡。初生碳化物的平均直径减小,而数量增加。随着Ti含量增加,涂层的磨损失重量显著降低。摩擦过程中,在Ti含量为0.00 wt.%涂层中,共晶碳化物滑动并留下深沟。而在Ti含量为0.15 wt.%涂层中,粒状初生碳化物阻碍磨损路径而破碎。随着Ti含量进一步增加,小尺寸的粒状初生碳化物出现滑动。Nb0.75M0.25C（M=V、Mo、W和Cr）碳化物中Nb0.75V0.25C碳化物的晶格常数及形成能最小。Nb0.75V0.25C和Nb0.75W0.25C的硬度分别为27.55 GPa和26.26 GPa,高于NbC的硬度。Nb0.75V0.25C碳化物的高硬度是主要是Nb-C强共价键的贡献,而Nb0.75W0.25C碳化物的高硬度是由W-C强共价键贡献。Nb0.75V0.25C与α-Fe之间的晶格失配度降低到8.1%。NbMC-Fe界面模型的稳定性顺序如下:NbCrC-Fe>NbVC-Fe>NbMoC-Fe>NbC-Fe>NbWC-Fe。CNbM-Fe界面的稳定性顺序如下:CNbCr-Fe>CNbV-Fe>CNbW-Fe>CNb-Fe>CNbMo-Fe。CNbM-Fe界面与NbMC-Fe界面存在金属键、离子键及共价键。次近邻的V、Mo、W及Cr原子与Fe原子间同样形成了共价键。根据碳化物的元素分布及衍射斑点分析,证实元素V可以引入到NbC碳化物中形成均匀结构,而不是VC与NbC的混合结构。MgAl2O4与NbC的晶格失配度为8.7%,小于12%,表明MgAl2O4作为NbC的形核核心在结构上是有效的。MgAl2O4（111）/NbC（111）界面结构稳定性关系如下:O（Mg）Nb>Al（Mg）C>Al（Mg）Nb>Mg（O）C。O（Mg）Nb、Al（Mg）Nb、Al（Mg）C和Mg（O）C界面处存在金属键、离子键和O-Nb、Al-Nb、Al-C和Mg-C共价键的混合键。在涂层中除了初生碳化物和共晶碳化物,还观察到了核壳结构碳化物,通过TEM衍射和EDS元素分析,确定核壳结构的芯部为MgAl2O4。