中文摘要：

镁合金具有低密度、高比强度和高阻尼减震等优点，然而，镁合金的抗磨损和耐热性能较差，大大限制了其作为工程结构材料的应用。解决镁合金性能不足的简便有效方法是涂层防护。等离子喷涂是镁合金涂层制备技术的一个重要发展方向。作为镁合金涂层良好的候选材料，MC-MB2 (M=Ti,Zr)陶瓷粉等离子喷涂面临着氧化烧蚀严重和涂层成分与组织难以控制的技术难题。本项目从材料化学角度，设计了稀土复合氧化物-B4C-M(M=Ti,Zr)新型体系，采用反应等离子喷涂法在镁合金上沉积原位内生陶瓷复合涂层，能有效地解决MC-MB2陶瓷涂层的制备技术难题。研究内生涂层制备过程中的关键基础问题，包括喷涂过程中原位形成MCx、MB2的燃烧反应机理，影响RPS原位陶瓷复合涂层组织结构的动力学规律以及组织对磨损性能的影响规律与作用机制，为发展镁合金表面原位内生MCx-MB2陶瓷复合涂层与制备技术奠定一定的理论基础。

结论摘要：

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。