钛合金具有密度低、强度高、焊接性能好,抗蚀性优良等诸多优势,在航空航天、船舶汽车、纺织农牧等工业领域均得到应用与发展。激光熔覆是钛合金表面改性的常见技术方法之一。在涂层材料体系中加入适量的固体润滑材料可以赋予涂层自润滑特性,在摩擦磨损过程中表现出优良的减摩性。本文通过同轴送粉激光熔覆技术,以Ni60、TC4和镍包石墨(以下记作Ni-graphite)作为熔覆材料,在TC4钛合金基材表面制备了镍包石墨自润滑耐磨涂层,探究了镍包石墨添加量对激光熔覆层成形质量、物相组成、减摩和耐磨性能的影响,优化了激光熔覆材料配比。为钛合金表面减摩耐磨性能的提升提供了实验和理论依据。本文主要研究工作有:(1)研究了Ni-graphite添加量对激光熔覆层成形质量和组织分布均匀性的影响。熔覆材料中最优的Ni-graphite添加量为35wt.%,此时熔覆层的裂纹数量最少,涂层中的石墨含量较多且分布较为均匀。这是由于Ni-graphite添加量过少容易使石墨全部分解,而添加量过多将导致石墨在涂层中发生团聚偏析,残余应力增大。(2)探索了Ni-graphite添加量对激光熔覆层物相成分和性能的影响。涂层中的物相有陶瓷相TiC和TiB2、润滑相石墨、金属间化合物Ti2Ni、以及基体α-Ti。涂层硬度随Ni-graphite添加量的提高而降低,耐磨性也随之降低,而Ni-graphite添加量达到或超过35wt.%的涂层的减摩性相较TC4基材有所改善。当Ni-graphite添加量为35wt.%时,涂层能够同时提高基材硬度、减摩性和耐磨性。(3)分析了Ni-graphite添加量为35wt.%时的涂层组织和元素分布情况。涂层中生成了TiC-Graphite和TiC-Ti2Ni两种半共格关系的复合结构,有利于防止石墨脱离基体和增加涂层组织分布均匀性。