金属基自润滑复合涂层因兼有金属基体的力学性能和润滑相摩擦学特性,有利于提高工件表面的摩擦学性能,在无润滑介质或润滑介质容易失效的工况下,显示出巨大的优越性,能有效改善工件因磨损引起的失效问题。本文以WS₂、Nb C和Stellite6作为熔覆材料,通过直接激光熔覆和高频微振辅助激光熔覆成功在Cr12Mo V模具钢表面制备了Cr S/Nb C Co基自润滑复合涂层。分别探索了添加陶瓷颗粒和外加振动场对激光熔覆自润滑复合涂层组织和摩擦学性能的影响。研究结果表明:直接激光熔覆WS₂/Stellite 6复合粉末能够在Cr12Mo V模具钢表面制备出含固体润滑相Cr S的自润滑复合涂层,但制备的复合涂层中Cr S含量较少;在熔覆粉末中添加Nb C陶瓷颗粒能有效提高涂层中的Cr S含量,并改善Cr S分布。高频微振辅助激光熔覆工艺能够改善复合涂层的成形质量,制备出的复合涂层表面平滑,内部组织致密、无宏观裂纹和孔洞等缺陷。直接激光熔覆所制备的复合涂层,基体枝晶连续完整,从涂层上部到涂层下部基体组织逐渐变大,涂层中的Cr S为黑色圆形颗粒,主要分布在不规则Nb C颗粒周围,并且随着添加的WS₂比例增大,Cr S含量逐渐增多。高频微振辅助激光熔覆制备的涂层,基体组织较为破碎,并且从涂层上部到涂层下部晶体组织逐渐细化。随着添加的WS₂的增多,Nb C和Cr S组织逐渐变小,并且含量逐渐减少。当添加的WS₂质量分数为20%时,在较强的稀释和高频振动作用下,涂层中未形颗粒状Cr S,涂层内部组织主要为破碎枝晶,且大量颗粒团聚物出现在涂层上部。直接激光熔覆所制备的复合涂层具有较高的显微硬度,其中熔覆粉末中WS₂含量分别为10 wt.%、15 wt.%和20 wt.%时,对应的复合涂层的平均显微硬度分别为587.3 HV_0.5,546.6 HV_0.5和534.6 HV_0.5。复合涂层中增强相Nb C和细化的基体组织促进了硬度提高,反应生成的润滑相Cr S造成复合涂层显微硬度稍有下降。高频微振辅助激光熔覆工艺制备的复合涂层显微硬度相对直接激光熔覆的涂层稍有降低,高频微振减缓了界面附近显微硬度变化趋势,使涂层的显微硬度从涂层表面到界面逐渐下降。在摩擦磨损试验中,两种工艺制备的自润滑复合涂层均表现出优良的耐磨性能。其中熔覆粉末配比为60 wt.%Stellite 6,30 wt.%Nb C和10 wt.%WS₂时,直接激光熔覆复合涂层的减摩耐磨性能最优,平均摩擦系数和磨损率分别为0.421和5.6×10^-5mm³/N·m,耐磨性能约为Stellite 6涂层的4.3倍。优异的摩擦学性能主要来源于涂层中反应生成的固体润滑相Cr S及均匀分布的增强相Nb C在摩擦过程中起到降低摩擦系数、减少磨损的作用。高频微振辅助激光熔覆工艺能够改善自润滑复合涂层摩擦学性能,使涂层摩擦系数在磨损过程中更加平稳,磨损后的表面更加平滑。