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本文研究了等离子喷涂在镁合金AZ91D基体上制备纯Al2O3(A)涂层、Al2O3-13%TiO2涂层(AT13)、Al2O3-20% TiO2涂层(AT20)及A-AT13-AT20过渡涂层的工艺,对喷涂涂层的厚度、显微硬度、结合强度、热震性能进行了研究。利用SEM、EDS、XRD等测试技术,分析了涂层的微观结构、形貌和成分,比较了几种涂层与基体镁合金AZ91D的耐磨损性能。根据腐蚀试验的结果,计算腐蚀速率,从而研究镁合金的腐蚀特性。在保持喷枪速度200mm/s、送粉量25g/min的条件下,采用正交试验设计方法研究了工艺参数电流、主气流量、喷涂距离对涂层性能的影响,表明喷涂距离是影响涂层组织、性能的最主要因素,主气流量、电流次之。在本试验条件下,喷涂Al2O3-20% TiO2陶瓷层的优化工艺参数为:电流700A,主气流量60psi,喷涂距离90mm。Ni/Al打底的等离子喷涂涂层为典型的层状结构,并含有孔隙、微裂纹及未熔颗粒等缺陷,基体与打底粘结层以及陶瓷层与粘结层之间形成良好的机械结合界面。TiO2的添加使AT13涂层与AT20涂层孔隙减少,涂层的致密性提高。等离子喷涂Al2O3涂层主要由亚稳态的γ- Al2O3和少量的稳态的α- Al2O3组成,AT20涂层主要相为γ- Al2O3相、α- Al2O3相与Al2TiO5。Al2O3涂层硬度是四种涂层中最高的,达到864.89HV。在250℃和300℃的循环热震条件下,几种涂层的抗热震性能均较高,涂层完好无损。打底层起到了很好的连接陶瓷涂层与基体的作用,几种涂层(含有打底层)的结合强度均高于无打底层的,并且AT13涂层的结合强度是几种涂层中最高的。在相同的摩擦磨损试验条件下,AT13涂层表现出比其他涂层优异的耐磨性,磨损机制均主要为脆性疲劳引起的微观剥落和粘着磨损。涂层的腐蚀主要为全面腐蚀,较基体更耐腐蚀。