本文利用电火花沉积工艺在45钢基体上沉积制备出了Cu/BN自润滑涂层,并对涂层的物理化学相容性进行了分析,研究了涂层的制备工艺,对摩擦过程的应力进行了有限元模拟,对涂层的表面形貌、涂层的摩擦磨损特性及润滑机理进行了系统深入的研究。基于减摩和抗磨的技术,对自润滑涂层与基体材料的组分进行了匹配设计。采用热力学计算方法,对自润滑涂层Cu/BN、Cu/MoS2与基体材料45钢、YT15之间进行化学相容性计算。采用计算方法和有限元分析的方法分析了以上涂层材料和基体材料的物理相容性,对比了单层涂层和多层涂层的应力大小,研究表明：多层涂层的热应力值较小,并且自润滑涂层Cu/BN和基体材料45钢的匹配性最好。因此本文主要在45钢基体上进行沉积试验。采用电火花沉积技术制备了自润滑涂层。考察了旋转、振动两种试验方法的工艺参数对粗糙度、摩擦系数、磨损量的影响。确定了涂层的最佳沉积工艺：沉积时间均为10min,振动方法的电容为2档,旋转方法的电容为3档。.观察了自润滑涂层的截面和表面形貌、分析了涂层的微观结构,结果表明：自润滑涂层表面形貌平整光滑,质量较好,涂层表面由无数微小的材料颗粒熔融后凝结而成,且表面存在明显的“溅射”形貌。由于涂层内部的残余热应力的存在,沉积层表面会有裂纹产生。通过有限元软件ANSYS,对自润滑涂层在摩擦时的应力及其分布进行分析。推导了球.盘、销-盘接触应力的计算模型。有限元分析结果表明：接触界面压力分布都是不均匀的,涂层与接触副的接触面的中心处压力最大,且由中心向外逐渐减小,说明试样在磨损过程中,涂层受到的磨损量最大。无论是球-盘接触副还是销-盘接触副,速度变化和载荷变化只是改变应力分布数值大小,对应力分布形态没有影响。系统的研究了自润滑涂层的摩擦磨损特性,探讨了在球-盘、销-盘两种摩擦磨损方式下,摩擦速度、载荷及摩擦时间对涂层摩擦磨损性能的影响。结果表明：两种摩擦磨损方式下,涂层的摩擦系数均随速度的增加而增大,随着载荷的增加而减小。磨损量分别随速度和载荷的增大而增大。对涂层的磨损形貌分析表明,涂层表面有一层润滑膜,能够降低涂层的摩擦系数、增加耐磨性。随着载荷的增加,涂层裂纹增多,磨损性能加剧。对涂层的润滑机理进行分析,研究表明BN的加入有利于BN润滑膜的形成,其在摩擦过程中对Cu/BN涂层起到减摩作用,从而改善Cu/BN涂层的摩擦磨损性能。