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铝及铝合金材料具有高比强度、导电与导热性好等特点,但硬度低、耐磨性差,常发生磨损破坏。氩弧熔覆是一种表面强化技术,是在基体材料表面添加强化材料,通过改变表面层的成分和显微组织获得所需特殊性能的表面层。本文主要采用预敷粉末法,以Al、Fe、Mn、Nb四种金属粉末作为预敷材料,通过改变电弧电流（100 A-200A）和混合粉末的配比,在二元系统基础上,制备了Al-Fe-Mn和Al-Fe-Nb两类三元系氩弧熔覆层,研究了熔覆层的显微组织和性能。采用预敷粉末氩弧加热方法制备熔覆层时,电弧热量直接作用到预敷合金粉末上,粉末熔化并将热量传导到铝基体使之局部熔化形成熔池,熔化的合金粉末进入熔池中,经过液态扩散和溶解过程,使合金元素与铝相互作用,并形成相应的金属间化合物。由于氩弧熔覆方法加热与冷却速度较快,形成的熔覆层一般在中上部得到成分与显微组织分布较均匀的区域,其下方有一个合金元素较少的过渡区。部分熔化及溶解不充分的合金粉末还会聚合在一起,形成以合金粉末成分为主的团聚物区。有时,熔覆层中会出现气孔等缺陷。为了促进合金粉末熔化,减少熔覆层缺陷,采取将铝粉与合金粉末混合预敷的方法促进熔化的合金粉末与铝熔体的润湿、溶解和扩散过程。对纯铝基体Al-Fe-Mn氩弧熔覆层的显微组织研究表明:预敷Al+Fe粉时,熔覆层相组成主要为α-Al固溶体和FeAl3化合物。电弧电流较小时FeAl3化合物为长条状和块状;电弧电流较大时,α-Al固溶体增多,较少的FeAl3化合物呈星状。同步送Fe粉时,熔覆层中Fe-Al化合物较少。电流较小时,FeAl3化合物主要为长条状,少量为星状;电流增加使α-Al固溶体增多,长条状FeAl3化合物减少,星状FeAl3化合物增多。预敷Al+Mn粉时熔覆层相组成主要为α-Al固溶体和Al11Mn4化合物。电弧电流较小时,Al11Mn4化合物为条状,分布不均匀,但团聚物较多,且有气孔、裂纹缺陷。电流增加使α-Al固溶体增多,Al11Mn4化合物为黑色颗粒组成的团聚组织,气孔和裂纹缺陷消失。预敷Al+Fe+Mn粉时,熔覆层相组成为α-Al固溶体、FeAl3和Al11Mn4化合物,FeAl3化合物呈块状分布,黑色颗粒状的Al11Mn4化合物弥散分布,大电流使α-Al固溶体增多,FeAl3和Al11Mn4化合物减少。熔覆层的性能主要取决于熔覆层中化合物的相对含量。电弧电流增大,热输入增大,铝基体熔化量增多,使得熔覆层中化合物相对减少,导致平均显微硬度逐渐下降,耐磨性逐渐变差。预敷Al+Fe粉时,随着电弧电流增加,熔覆层的显微硬度均值从171HV逐渐下降到55 HV,相对耐磨性从为2.54降低到1.23。同步送Fe粉时,由于Al-Fe化合物较少,熔覆层最高显微硬度均值仅为40 HV,相对耐磨性为1.39。预敷Al+Mn与Al+Fe+Mn粉时,随着电弧电流的增加,Al-Mn熔覆层的显微硬度均值从186HV下降到85 HV,相对耐磨性从3.12下降到1.21;而Al-Fe-Mn熔覆层的显微硬度均值从138 HV下降到107 HV,相对耐磨性从2.61下降到1.39。在Al-Fe-Mn熔覆层系列中,耐磨性最好的是Al-Mn二元系熔覆层,相对耐磨性可达3.12。对纯铝基体Al-Fe-Nb氩弧熔覆层的显微组织研究表明:预敷Al+Nb粉时熔覆层的相组成主要为α-Al固溶体、树枝状和颗粒状的NbAl3化合物及少量的Nb团聚物。随着电弧电流的增加,热输入增大,铝基体熔化量增多,稀释率增加,这导致α-Al固溶体增多,Nb团聚物减少,NbAl3化合物逐渐减少。预敷Al+Fe+Nb粉改变电弧电流时,熔覆层的相组成主要为α-Al固溶体、FeAl3和NbAl3化合物,当电弧电流为120 A时,热输入较小,铝基体熔化量少,化合物比较致密,但存在裂纹缺陷,随着电弧电流的增加,α-Al固溶体增多,裂纹缺陷消失,FeAl3化合物主要为长条状,NbAl3化合物主要为树枝状和颗粒状。预敷Al+Fe+Nb粉改变成分（Nb与Fe的质量比）时,熔覆层的相组成主要为α-Al固溶体、FeAl3和NbAl3化合物,随着预敷粉末中Fe含量的增加,α-Al固溶体增多,树枝状和颗粒状的NbAl3化合物逐渐减少,长条状的FeAl3化合物逐渐增多。预敷Al+Nb粉时,电弧电流增大使得Al-Nb化合物减少,熔覆层显微硬度均值从110 HV下降到79 HV,相对耐磨性从3.26降低到1.47。预敷Al+Fe+Nb粉增加电弧电流时,熔覆层显微硬度均值从302 HV下降到110 HV,相对耐磨性从3.74降低到1.30。预敷Al+Fe+Nb粉改变成分时,随着预敷粉末中Fe含量的增加,熔覆层中α-Al固溶体增多,化合物减少,显微硬度均值从144 HV下降到103 HV,相对耐磨性从3.14降低到1.80。Al-Fe-Nb氩弧熔覆层耐磨性最好,相对耐磨性高达3.74。二元系熔覆层中,Al-Mn熔覆层的耐磨性最好。铝粉与锰粉质量比为2:8,氩弧电流120A时,相对耐磨性为3.12。三元系熔覆层中,预敷Al+Fe+Nb粉时,Al:Fe:Nb=1:4:6（质量比）,电弧电流为120 A时,Al-Fe-Nb熔覆层的耐磨性最好,相对耐磨性为3.74。