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WC-Co热喷涂涂层技术是国内外的一个研究焦点。WC-Co涂层技术可望成为解决重大装备关键零部件耐磨的关键技术。国内外学者对WC-Co材料热喷涂工艺、涂层组织结构以及常温性能,进行了大量的研究工作。但对WC-Co涂层断裂韧性、残余应力及疲劳性能的研究还很少。因此,有必要对此进行系统、深入的研究,为WC-Co涂层的工程应用提供强有力的技术支持。本论文针对水轮机过流件和关键零部件的力学性能问题,系统地研究了APS和HVOF两种喷涂方法制备的纳米WC-Co、普通WC-Co、WC-12Co以及WC-17Co等涂层力学性能。采用压痕法测量了涂层弹性模量和断裂韧性,利用SEM/BSE等技术分析了压痕致裂纹扩展机理；利用四点弯曲法测量了涂层界面应变能释放率；同时采用X射线衍射法测量了涂层残余应力；采用高频疲劳试验机测量了涂层轴向疲劳,主要得出以下结论：(1)APS喷涂纳米WC-Co涂层硬度比HVOF喷涂纳米WC-Co涂层低402.40HV,约50.39%；纳米WC-Co涂层硬度高于普通WC-Co涂层50.10HV,约4.36%；WC-12Co涂层硬度高于WC-17Co涂层62.40HV,约5.20%；WC-Co涂层硬度沿深度方向呈梯度分布；APS喷涂WC-Co涂层弹性模量比HVOF喷涂WC-Co涂层低125.24,98.42%；纳米WC-Co涂层弹性模量比普通涂层高13.00GPa,约5.43%；WC-12Co涂层弹性模量比WC-17Co涂层高40.90GPa,约16.20%；(2)APS喷涂WC-Co涂层断裂韧性比HVOF喷涂WC-Co涂层低1.97MPa.m1/2,约50.00%；纳米WC-Co涂层断裂韧性比普通涂层高0.61MPa.m1/2,约11.41%；WC-12Co涂层断裂韧性比WC-17Co涂层低0.38 MPa.m1／2,约7.16%；(3)APS和HVOF喷涂WC-Co涂层表面应力都表现为压应力,且HVOF喷涂层残余压应力水平比APS喷涂层高85.50MPa,约61.60%；纳米WC-Co涂层残余压应力水平比普通WC-Co涂层高20.89MPa,约10.27%；WC-12Co涂层残余应力水平低WC-17Co涂层18.67MPa,约9.08%；HVOF喷涂WC-Co涂层残余应力均表现为压应力,表面残余应力值比较集中,残余应力沿表面分布较为平缓,沿着深度方向应力值浮动较大,呈梯度分布。HVOF喷涂WC-Co涂层中各相残余应力大小及状态均不同,WC和W2C相为压应力,而C06W6C相则为拉应力；(4)随着疲劳载荷的增加,纳米WC-12Co涂层疲劳寿命减少；循环载荷作用下,涂层与基体轴向变形不协调,在涂层-基体界面产生较大剪应力,致使45#钢基体纳米WC-12Co涂层失效；载荷作用下,疲劳试样上受较大弯矩,致使试样表面涂层失效,应力陡然增大致使试样断裂。