铝合金由于密度低、比强度高,可加工性好等特点,在航空领域有着十分广泛的应用。但是铝合金构件在服役过程中,可能会因异物/碎片的冲击或反复抛光而出现侵蚀、划伤和裂纹等形式的损伤,因此,在不改变或影响底层母材的情况下,有必要对受损的区域进行修复,以恢复其原始光洁度和防腐能力。冷喷涂技术由于在较低的工作温度进行,喷涂过程中,材料不发生熔化、涂层材料基本保留了粉末的组织结构和性质,在铝合金构件修复中具有非常大的优势。当前,如何利用低压冷喷涂技术制备致密度高、力学性能和耐蚀性俱佳的铝基合金涂层研究还较少,缺乏深入细致的研究,无法为后续涂层的工业应用提供重要的参考。本文利用低压冷喷涂设备在AA 2024-T3基体上分别制备了 2024-A12O3复合涂层,粉末退火预处理的2024涂层以及含不同合金元素的铝基涂层,通过力学和腐蚀电化学测试,研究了氧化铝含量、原料粉末的硬度、合金元素种类对铝基涂层的沉积效率、力学和腐蚀性能以及涂层的腐蚀失效机理等方面的影响。主要研究结果如下:在氧化铝添加量对复合涂层的性能研究方面发现:20 wt.%Al2O3添加量的复合涂层结构致密,孔隙率仅有0.55%,结合强度可达50 MPa,且耐蚀性最佳。而氧化铝含量较高(40wt.%、60wt.%)的复合涂层内出现了较多的破碎氧化铝颗粒,导致涂层的致密度下降,浸泡过程中容易引起腐蚀液对涂层内部的腐蚀,加快了涂层的失效。电化学测试结果表明,结构致密的2024-20%Al2O3涂层表面的钝化膜更加完整,腐蚀速率更低,对基体的保护效果更好,而其他涂层由于结构结构缺陷多、钝化膜完整性较差,因此涂层更易发生腐蚀。2024粉末退火预处理结果显示,随着退火温度的升高,粉末硬度由原始的1.598 Gpa降低到300℃退火后的GPa,沉积率由1.2%升高到5.5%,但400℃退火之后,虽然粉末硬度继续降低,但由于粉末表面发生氧化,沉积过程需要额外的能量用于氧化层的破碎,从而导致临界速度提高,粉末沉积率反而降低。显微结构观察及电化学测试显示,随着退火温度的升高,粉末内富铜第二相逐渐富集、团聚,第二相与α-Al电势差逐步增大,导致对应涂层的开路电位和自腐蚀电位逐渐变负,腐蚀活性增强。同时,退火粉末由于沉积过程中变形程度小,腐蚀活性点较少,涂层具有更强的再钝化能力。浸泡测试表明,四种涂层在3.5 wt.%NaCl溶液中的腐蚀速率接近,耐蚀性无明显差别。对不同种类铝基合金涂层的研究发现:低压冷喷涂技术可以制备高致密度的铝基涂层,其中5083涂层的孔隙率约为1.50%,结合强度51 MPa,硬度大于130 HV0.1,其力学性能较纯A1和2024涂层更为优异。电化学测试显示,5083涂层的耐蚀性与纯A1涂层接近,均显著优于2024涂层。3.5 wt.%氯化钠溶液浸泡试验表明,浸泡初期,由于纯Al涂层纯度较高,电偶腐蚀反应较弱,腐蚀电流明显低于其他两种涂层,因此腐蚀速率最低;当浸泡时间高于480小时,由于涂层表面致密腐蚀产物的堆积,5083涂层的腐蚀速率最低。此外,铝基合金涂层在在浸泡初期,最初均发生点蚀,同时由于涂层致密度高,合金粉末沉积过程中发生强烈的变形,涂层中腐蚀活性点较多,点蚀沿表面的发展速度大于沿涂层深度方向的发展,随着浸泡时间的延长,腐蚀只发生在涂层表面,腐蚀形式转变为均匀腐蚀。综上,兼具优异力学和耐蚀性能的5083涂层是更为理想的防护涂层。