航空发动机尾喷管调节片是调控发动机推力大小与矢量方向的关键运动部件，服役期间长期承受高温燃气冲蚀与调节片间往复滑动摩擦的耦合作用，其表面防护涂层的性能直接影响发动机的工作可靠性与服役寿命。现有超音速火焰喷涂WC-Co涂层虽可获得低于1%的孔隙率，但受含氧焰流固有属性制约，WC脱碳及W₂C、η相等脆性产物析出难以根除，沉积效率低于40%，成本较高；同时，现行石墨基润滑方案在高温环境下因氧化失效导致润滑性能急剧衰退，难以满足调节片高温严苛工况的减摩需求。
针对上述问题，本文提出WC-10Co-4Cr-4CaF₂高温自润滑材料体系与级联式超音速等离子喷涂技术相结合的涂层制备方案。级联式等离子系统采用多级串联阳极构型，射流功率可达百千瓦级（≥100 kW），粒子飞行速度突破800 m/s，利用Co粘结相熔化速率远快于WC脱碳反应速率的本征动力学差异，在惰性气氛下实现粘结相充分熔融与陶瓷相脱碳抑制的同步兼顾，从能量调控源头突破传统HVOF工艺中致密化与脱碳抑制之间的本征矛盾。
采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）、显微硬度测试及多温度摩擦磨损试验对涂层的微观组织、元素分布、力学性能与摩擦学行为进行了系统表征。结果表明：CaF₂固体润滑相的引入对涂层力学性能影响有限，涂层室温显微硬度为1148 HV0.2，较未添加润滑相的对照组仅降低8.5%；涂层与基体界面结合良好，孔隙率略有上升但仍维持在0.3%的较低水平。摩擦磨损试验结果表明，CaF₂的引入显著改善了涂层的摩擦学性能，室温条件下摩擦系数可低至0.18，这主要归因于摩擦界面原位生成了以CaF₂为主并与Cr₂O₃、WO₃等氧化物协同作用的复合润滑膜；当温度升高至400 ℃时，CaF₂的高温软化效应进一步促进了连续润滑转移膜的形成，涂层磨损深度显著降低。研究结果表明，级联式超音速等离子喷涂WC-10Co-4Cr-CaF₂涂层兼具优异的力学承载能力与宽温域自润滑特性，可为发动机尾喷管调节片的高温耐磨防护提供一种有效的技术路径。
 

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