腐蚀与磨损是金属材料常见的失效形式。等离子喷焊作为表面修复和强化极具发展前途的新技术之一,有着广阔的应用前景。但涂层与基材的结合性差、易开裂以及孔洞存在等问题是一直是制约该技术推广的关键。本文采用PTA-400E-ST型等离子喷焊机,在45钢表面分别采用Ni60A自熔性合金粉、Ni60A+Ni Cr-Cr₃C₂和Ni60A+Ti-Fe复合粉制备了Ni基、Cr₃C₂增强型、原位生成Ti C增强型Ni基耐磨耐蚀复合喷焊层涂层,通过OA、XRD、SEM和EDS分析了不同喷焊层的组织结构特征;通过显微硬度分析、磨粒磨损试验以及电化学腐蚀试验研究了复合合金喷焊层的力学性能和耐磨耐蚀性能。研究结果表明:在45钢表面制备Ni基喷焊层时,焊接电流和焊接速度对镍基喷焊层质量影响显著,通过调整工艺参数,可获得无裂纹、气孔少,与基材结合性好的镍基喷焊层。在Ni60A粉中加入NiCr-Cr₃C₂时,粉体流动性变差,增大焊接电流、调整焊接速度和增加送粉气,可有效减轻NiCr-Cr₃C₂对成型性带来的不利影响。在Ni60A中加入Ti-Fe粉时,粉末流动性变差,且Ti极易氧化,在Ni基喷焊层工艺参数基础上,增加焊接电流,提高保护气,可获得成型性较好、结合力强的原位生成TiC增强镍基复合喷焊层。Ni基喷焊层主要以γ-Ni、Ni₃Fe的柱状晶和枝晶为主,其间分布有少量（Cr,Fe）₂₃C₆和（Cr,Fe）₇C₃相,为典型的韧性相基体+硬质相组织。添加Ni Cr包裹型Cr₃C₂后,NiCr-Cr₃C₂的加入使得喷焊层碳化物硬质相增多,少量尖锐菱角Cr₃C₂颗粒分布其中,起到固溶强化和晶粒细化作用。喷焊过程中,Cr₃C₂首先溶解,形成固溶体;随着掺量增加,固溶达到饱和不再溶解,则以独立的增强相存在于基体中,当掺量达到15%时,Cr₃C₂的颗粒增强作用达到最大,同时大量尖锐棱角Cr₃C₂交织其中,进一步提高基体的韧性,试样硬度和韧性得到显著提高。在Ni60A粉末合加入4%的Ti-Fe合金粉后,喷焊层中有TiC、少量TiB₂出现,原因是Ti与C、B形成化合物反应沉淀析出,弥散分布在基体中。喷焊层强韧性的提高是由于（Cr,Fe）₂₃C₆、（Cr,Fe）₇C₃颗粒强化、TiC沉淀强化和细晶强化共同作用的结果。显微硬度结果表明,Ni基喷焊层平均显微硬度为605HV_0.2;添加NiCr-Cr₃C₂后,当掺量在5%-15%时,喷焊层显微硬度随掺量增加而增大,在15%时达到最大值920HV_0.2,而平均硬度为857HV_0.2,这与15%时,Cr₃C₂晶粒细化和颗粒增强作用显著有关。添加2%-4%Ti-Fe合金粉可原位生成TiC,TiC在冷却过程中原位沉淀析出。喷焊层显微硬度随Ti-Fe掺量增加而增大,在掺量为4%时喷焊层显微硬度可达904HV_0.2,平均显微硬度为865HV_0.2。磨损试验结果表明,Ni基喷焊层磨损失重率为1.24%;在Ni60A中添加NiCr-Cr₃C₂,随着NiCr-Cr₃C₂掺量增加,磨损失重率先降低后增加,在15%时耐磨性最好,磨损失重率降低至0.95%,较镍基喷焊层提高约23%;对于TiC增强镍基喷焊层,喷焊层耐磨性随Ti含量增加而增加,与纯Ni基喷焊层磨损试样相比,掺4%Ti-Fe后喷焊层磨损面几乎看不到犁沟,仅有少量划痕和剥落坑,磨损失重率从1.24%降至0.95%,耐磨性提高约35%。说明两种强化方式中,采用原位生成TiC增强Ni基喷焊层对材料耐磨性能提高更有效。在0.5mol/L盐酸介质中电化学腐蚀试验结果表明,添加NiCr-Cr₃C₂、Ti-Fe均能大幅提高Ni基喷焊层耐腐蚀性能,耐腐蚀性顺序由大到小为Ti-Fe>NiCr-Cr₃C₂>Ni60A。镍基喷焊层自腐蚀电位为-0.2506V,自腐蚀电流为1.133×10^-6mA。添加NiCr-Cr₃C₂后,当掺量为10%-20%时,喷焊层随掺量增加耐蚀性提高,10%和15%掺量时自腐蚀电流分别为1.724×10^-7mA和2.509×10^-7mA,较纯Ni基喷焊层降低一个数量级且在10%掺量时耐蚀性最好;添加2%-4%Ti-Fe合金粉后,喷焊层随掺量增加而耐蚀性提高,4%掺量时自腐蚀电流3.044×10^-7mA,腐蚀电流减小,材料耐蚀性最好。并且TiC增强Ni基喷焊层在酸性耐磨耐腐蚀条件环境下,比Cr₃C₂增强Ni基喷焊层具有更好的经济性和使用性能。综上所述,在Ni基合金喷焊层中采用Cr₃C₂、原位生成TiC增强方式,均能显著提高材料的耐磨耐蚀性。但采用廉价易得的钛铁合金原料,选择适宜的喷焊工艺,能够得到性价比更高、耐磨耐蚀性能更优的复合涂层。该研究结果对于石油化工、矿物加工等行业的耐磨耐蚀材料开发、再制造具有较大的指导作用。