等离子熔覆技术作为一种重要的再制造修复手段已经在机械、冶金、煤炭等行业得到广泛应用,等离子修复完成后形成的表面/界面结构（界面包括涂层和基体界面、搭接界面、晶界和相界等）对机械零件服役性能和安全可靠性至关重要。本文以大型压缩机叶片及转子轴为研究对象,基于压缩机叶片及转子轴的修复特点及服役条件,采用等离子熔覆技术在FV520B基体上制备了钴基熔覆层（Co50;Co50+5wt%Nb;Co50+5wt%Nb+1wt%CeO₂）。为了研究表面/界面在热、力、热力耦合及摩擦环境下的服役行为主要进行了以下工作:研究了Co50熔覆层在热作用下的疲劳性能,并对Co50熔覆层的界面匹配性进行分析;研究了（Nb、CeO₂）/Co50熔覆层的界面拉伸失效行为,探索合金元素对涂层结构的强化机理,并对NbC和γ-Co微观相界面的结合状态进行了第一性原理研究。研究了钴基熔覆层表面/界面在不同力学形式（压、拉）的热-力耦合作用下演变规律及失效行为。最后,针对压缩机转子轴服役工况下面临的摩擦学问题,通过磁场技术辅助等离子熔覆制备了新型等离子熔覆涂层,研究了磁场条件对钴基熔覆层（Co50;Co50+TiC）的界面拉伸性能及表面摩擦学性能的影响。研究结果表明:Co50熔覆层在600℃具有优异的抗热疲劳性能,在600℃时涂层和基体材料的膨胀系数非常接近,匹配性很好,随着温度升高基体材料发生相变导致体积变化,进而膨胀系数发生变化,异质材料之间的膨胀系数差异增大,匹配性变差。多次冷热循环后,在涂层/基体界面处产生较大的应力集中。疲劳裂纹在涂层与基体间界面处萌生,并沿着涂层内脆性大的晶界位置扩展。随着Nb和CeO₂的加入,涂层组织明显细化,有新相NbC形成,组织中产生了大量的位错晶界处,黑色相减少甚至消失。加入Nb和CeO₂熔覆层的抗拉性能得到提升,拉伸断裂发生在涂层中的多层多道搭接界面。涂层和基体界面结合良好,为面心立方结构,涂层与基体间界面未发生断裂得益于良好的弹性匹配。基于TEM结果中γ-Co与NbC两相的存在形式进行的拉伸模拟中,γ-Co和NbC相界面结合要强于Co和Co相界面间的结合。在高温压缩试验中,变形量对压缩变形抗力的影响不大,随着温度升高压缩变形抗力逐渐降低。材料的硬度值随着压缩变形量和温度的变化发生明显改变。变形量的增加使熔覆层组织发生扭转和变形。在压缩过程中涂层和基体界面厚度逐渐减小,并发生明显塑性变形。在高温拉伸试验中,Co50熔覆层体系在各种温度下均失效于涂层位置,随着Nb和CeO₂的加入以及温度的升高,熔覆层强度提升,断裂失效的位置由原来的涂层处转移到基体。通过TEM观察表明裂纹在γ-Co/Fe-Cr界面处产生并向Fe-Cr相内扩展,发现在裂纹源位置存在大量的位错。针对压缩机转子轴在服役环境中的的摩擦工况,采用磁场辅助等离子熔覆技术制备了Co50和Co50+10wt%TiC涂层。磁场作用下的熔覆层强度高于基体材料。磁场作用下的涂层的表面耐磨性高于无磁场涂层,横向磁场的改善效果尤为明显。磁场涂层表面冲蚀磨损性能优于无磁涂层,涂层的冲蚀失重随着冲蚀角度增大而增加。磁场作用下组织得到明显细化,硬质相TiC周围生成耐磨性较好的新相（Ti,W）C_1-x。本文使用等离子熔覆技术制备了钴基涂层,探索了钴基熔覆层表面/界面结构在不同工况（热、力、热力耦合及摩擦力）下的失效行为与机理,旨在增加对等离子熔覆层表面和界面行为的了解与认知,以期为等离子熔覆技术的广泛工业应用提供技术探索与理论支持。