为获得摩擦表面高硬度、耐磨损，并具有一定自润滑性能的功能复合涂层，提高极端工况下摩擦材料的综合性能，本文采用激光表面工程技术，在金属基体表面制备陶瓷基自润滑复合涂层。 论文首先分析了陶瓷、金属、润滑剂等复合材料各组分之间的热力学相容性、共存性、匹配性以及液固相之间的润湿性，预测了高能束作用下可能发生的相变、分解、烧损、蒸发、化学反应等，并对金属/陶瓷相间的界面结合形式进行了研究，给出了复合材料配比。 利用有限元方法，对激光表面改性过程的温度场、应力场进行了三维模拟研究，建立了分析模型，编制、调试了有限元分析程序。通过改变涂层材料性能、配比，调节熔覆过程参数，分析了激光熔覆过程中温度场、应力场的分布，预测了熔池的轮廓、热影响区的宽度、交界面的结合情况等，为选择激光熔覆工艺参数、预测涂层组织、获得良好的熔覆质量提供了理论依据。并对激光表面改性熔池流场进行了研究，分析了流场对涂层形成特征的影响。 选用Si3N4和TiB2两种陶瓷、石墨和Ni包石墨分别作为润滑剂，采用激光合金化、激光熔覆和等离子喷涂激光重熔三种不同的工艺来制备涂层，进行了试验研究。利用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、XRD衍射仪、EDX能谱等，分析了涂层的微观组织结构、成分、力学性能、界面形态及其形成机制等；通过摩擦磨损试验，测定了其摩擦学性能，分析了磨损表面形貌及减摩抗磨机理。 分析结果表明，激光合金化Si3N4/石墨复合涂层，合金化层的硬度和耐磨性较基体大幅提高，主要是弥散固溶体的强化作用和高硬度碳化物的存在。涂层中弥散分布的石墨充当润滑剂的作用，是摩擦系数减小的主要原因。 9Cr18不锈钢表面激光合金化、激光熔覆和激光重熔TiB2/石墨复合材料，在合适的工艺参数下，都能获得组织致密、无裂纹的复合涂层，并且都能原位合成TiC。涂层中硬质相和润滑相同时存在，其硬度和耐磨性都明显高于未改性的基体，并具有良好的减摩性能。 在干摩擦条件下，激光表面改性技术制备的TiB2/石墨复合涂层，摩擦表面的石墨润滑膜以及NiO等金属氧化物的生成，使得摩擦在石墨和金属氧化物薄膜之间进行，起到了润滑保护的作用。弥散分布在涂层组织中的TiB2、TiC以及大量碳化物硬质相的存在提高了涂层的抗磨性能。改性层的磨损机制主要为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。 理论和试验的研究成果，说明本文制备的复合涂层具有良好的抗磨、减摩效果，为钢基体表面陶瓷基自润滑复合涂层的制备提供了完整的技术途径，并为这种涂层在极端工况下的应用提供了可靠的试验数据。