稀土复合氧化物-B4C-M体系反应等离子喷涂制备镁合金表面陶瓷涂层的机理、组织与性能的研究

镁合金耐磨性较差，解决方法之一是采用外部涂层。本项目设计了新型原位体系，通过自蔓延高温合成(SHS)与大气等离子喷涂(APS)相结合，有效地解决了镁合金表面MC-MB2(M=Ti, Zr)耐磨陶瓷涂层的制备难题。通过研究等离子火焰内、外（即手套箱中）SHS反应动力学行为和产物组织以及制备的涂层的性能，为开发镁合金表面MC-MB2陶瓷涂层的制备技术和组织调控奠定了一定的理论基础。.揭示LaMgAl11O19(LMA)-B4C-Ti体系等离子火焰内、外MC和MB2的机理本质上是相同的，其共性规律是通过B4C分解，溶入Ti熔体和/或Ti-B共晶液相，形成Ti-B-C三元液相，液相中的[Ti]、[B]、[C]反应析出TiC和TiB2。金属Me添加改变了B4C-M的反应路径，提出Me-B4C-M(Me=Ni,Co; M=Ti,Zr)体系合成MC和MB2机理是Me与M、B4C优先反应形成亚稳相，高温下B4C向亚稳相熔化和/或共晶反应形成的Me-M熔体中快速溶解，形成Me-M-B-C四元液相，液相中的[M]、[B]、[C]反应析出MC和MB2。发现了MC和MB2的形成速率、纯度和晶粒生长受控于三元、四元液相的形成速率与[C]、[B]浓度的瞬间变化率的规律。M-B-C和Me-M-B-C液相的形成难易和速率受控于LMA和Me含量以及M和B4C粉粒度；M粉粒度对MC和MB2的转化率和晶粒尺寸影响不大。.通过LMA-Ti-B4C、Al-TiO2-B4C体系喷涂过程中SHS反应和Me-M-B4C体系手套箱SHS产物的喷涂两条路径，成功地制备出了镁合金表面MC-MB2陶瓷涂层，涂层分布均匀。发现了LMA-Ti-B4C团聚粉中采用细Ti粉和添加适量Ni粉，SHS引燃温度和反应时间降低、涂层沉积效率提高和孔隙率降低的现象；提出反应转化率、沉积效率、孔隙率和晶粒尺寸对喷涂参数的依赖主要受控于喷涂距离；发现了用纳米TiO2代替Ti粉，Al粉代替LMA粉，涂层可以获得纯净产物和结合强度增大的现象。发现了Me-M-B4C体系合成产物喷涂时其成分、晶粒尺寸与形貌向涂层产物遗传的现象，遗传程度受控于喷涂参数。.两条路径制备的MC-MB2陶瓷涂层显著地提高了镁合金的磨损性能。涂层耐磨性的影响因素复杂。体系选择、成分设计和反应物特征，涂层制备路径，喷涂参数和磨损工况等，都会对涂层的耐磨性产生影响。