冷喷涂在镁合金表面处理与成形中的应用前景_余敏
镁合金表面处理国内外研究应用现状
材料科学基础挤压铸造技术的最新发展学院名称：材料科学与工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：张振亚2014 年 6 月摘要：介绍了国内外镁合金表面处理的最新研究进展，其中包括化学转化、自组装单分子膜、阳极氧化、电镀与化学镀、液相沉积与溶胶凝胶涂层、气相沉积、喷涂、激光熔覆合金技术等，并对镁合金表面处理的发展趋势作了展望。
关键词：镁合金表面处理涂层引言镁是金属结构材料中最轻的一种# 纯镁的力学性能很差。
但镁合金因体积质量小、比强度高、加工性能好、电磁屏蔽性好、具有良好的减振及导电、导热性能而备受关注。
镁合金从早期被用于航天航空工业到目前在汽车材料、光学仪器、电子电信、军工工业等方面的应用有了很大发展。
但是镁的化学稳定性低、电极电位很负、镁合金的耐磨性、硬度及耐高温性能也较差。
在某种程度上又制约了镁合金材料的广泛应用，因此，如何提高镁合金的强度、硬度、耐磨、耐热及耐腐蚀等综合性能，进行适当的表面强化，已成为当今材料发展的重要课题。
镁合金是最轻的金属结构材料之一，密度仅为1.3g/cm3 ~ 1.9 g/cm3，约为Al 的2/3，Fe 的1/4。
镁合金具有比强度高，比刚度高，减震性、导电性、导热性好、电磁屏蔽性和尺寸稳定性好，易回收等优点。
以质轻和综合性能优良而被称为21 世纪最有发展潜力的绿色材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子通讯等各个领域。
但是镁合金的化学和电化学活性较高，严重制约了镁合金的应用，采用适当的表面处理能够提高镁合金的耐蚀性。
一、微弧氧化处理微弧氧化技术又称微等离子体氧化或阳极火花沉积, 实质上是一种高压的阳极氧化, 是一种新型的金属表面处理技术。
该工艺是在适当的脉冲电参数和电解液条件下, 使阳极表面产生微区等离子弧光放电现象, 阳极上原有的氧化物瞬间熔化, 同时又受电解液冷却作用, 进而在金属表面原位生长出陶瓷质氧化膜的过程。
与普通阳极氧化膜相比, 这种膜的空隙率大大降低, 从而使耐蚀性和耐磨性有了较大提高。
冷喷涂技术发展历史、趋势与挑战
㊀第43卷㊀第4期2024年4月中国材料进展MATERIALS CHINAVol.43㊀No.4Apr.2024收稿日期:2024-01-23㊀㊀修回日期:2024-03-30基金项目:国家自然科学基金资助项目(52171072)第一作者:王婉青,女,1999年生,硕士研究生通讯作者:所新坤,男,1982年生,教授,博士生导师,Email:suoxinkun@DOI :10.7502/j.issn.1674-3962.202401026冷喷涂技术发展历史㊁趋势与挑战王婉青1,熊成涛1,高建红2,任㊀潞1,徐小龙2,张勤号1,陈秀勇1,所新坤1(1.宁波大学机械工程与力学学院多维增材制造研究所,浙江宁波315000)(2.安徽马钢表面技术股份有限公司,安徽马鞍山243000)摘㊀要:冷喷涂作为一种新兴的涂层制备技术,具有沉积效率高㊁涂层孔隙率低㊁结合强度高等优点,引起了产业界的广泛关注,在航空航天㊁汽车㊁能源㊁海洋工程㊁石油和化工等领域有着广泛的应用前景㊂经过30多年的发展,冷喷涂技术的研究已从基础理论研究转变到产业化应用研究,在简述冷喷涂技术原理的基础上,综述了冷喷涂技术在成形机理㊁材料体系等方面的研究历程;其次,调研了冷喷涂近年来的发展现状,梳理并提出了未来冷喷涂技术向高性能㊁低成本㊁增材制造等方向发展的趋势,包括喷涂系统㊁粉末㊁工作气体以及离线编程路径设计等方面的改进提升;最后,提出了冷喷涂技术现存的问题与未来发展展望㊂关键词:冷喷涂;涂层;增材制造;发展趋势中图分类号:TG174.442㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1674-3962(2024)04-0273-08引用格式:王婉青,熊成涛,高建红,等.冷喷涂技术发展历史㊁趋势与挑战[J].中国材料进展,2024,43(4):273-280.WANG W Q,XIONG C T,GAO J H,et al .History,Trends and Challenges of Cold Spray[J].Materials China,2024,43(4):273-280.History ,Trends and Challenges of Cold SprayWANG Wanqing 1,XIONG Chengtao 1,GAO Jianhong 2,REN Lu 1,XU Xiaolong 2,ZHANG Qinhao 1,CHEN Xiuyong 1,SUO Xinkun 1(1.Institute of Multi-Dimensional Additive Manufacturing,Faculty of Mechanical Engineering and Mechanics,Ningbo University,Ningbo 315000,China)(2.Anhui Ma Steel Surface Technology Co.,Ltd.,Ma a nshan 243000,China)Abstract :Cold spray is an emerging coating preparation technology with advantages of high deposition efficiency,lowporosity and high bonding strength,which has broad application potential in aerospace,automobile,energy,ocean,petrole-um and chemical industries.The research focus of cold spray has transformed from theoretical research to industrial applica-tion over the past 30years.Therefore,development history of bonding mechanisms and material systems of cold spray was reviewed in this paper,followed a brief introduction on the principle of cold spray.Furthermore,development trends of cold spray in terms of high performance,low cost and additive manufacturing were summarized,involving improvements of spray systems,powders,working gases and off-line path optimization.Finally,challenges and prospects of cold spray were pro-posed.Key words :cold spray;coating;additive manufacturing;development trend1㊀前㊀言冷喷涂(cold spray,CS),又称为冷空气动力喷涂(cold gas dynamic spray,CGDS),是一种材料固态沉积技术,工作原理如图1所示,将一定温度和压力条件下的气体(氮气㊁氦气㊁压缩空气等)送入特定结构的喷嘴中产生高速气流,然后将具有一定粒径的粉末颗粒送入高中国材料进展第43卷速气流中,通过加速加热,固态粉末高速撞击基体,产生剧烈的塑性变形而沉积在基体表面形成涂层[1-4]㊂与传统的热喷涂技术[5,6]相比,冷喷涂最突出的特点是喷涂温度低和粉末颗粒速度高[7],因此冷喷涂技术更适合用于沉积熔点较低和易氧化金属材料的涂层,如镁㊁铝㊁铜㊁钛等材料,且冷喷涂过程存在 喷丸效应 [8],可使涂层之间产生残余压应力,改善涂层的结合情况㊂冷喷涂在上述材料零部件修复和再制造㊁增材制造及功能涂层等领域均有广阔的发展前景[9-11]㊂图1㊀冷喷涂工作原理示意图[4]Fig.1㊀Principle schematic diagram of cold spray [4]2㊀冷喷涂技术的发展历程冷喷涂技术发展经历了2个阶段㊂第1个阶段是原理探索阶段(1980年到2015年),主要集中于理论研究㊂1980年,前苏联科学院西伯利亚分院的理论与应用力学研究所的研究人员Papyrin 及其同事进行超声速风洞试验时发现,当固体颗粒在高速状态下,会逐层沉积在基材表面,最终形成具有一定厚度的涂层㊂因此,在1990年提出了冷喷涂的概念,发表了第一篇冷喷涂的论文[1],并且在1994年申请了第一个冷喷涂专利[2]㊂1995年,McCune 等[8]首次将气体动力学模型运用到冷喷涂中并预测了冷喷涂过程中粉末的速度㊂1999年,Gilmore 等[12]创新性地提出了冷喷涂过程中的临界速度的概念,即只有当颗粒速度加速达到一定值时才会在基体表面发生沉积㊂后续相关学者对不同种类的材料进行了冷喷涂实验以获得不同材料的临界速度㊂例如,2002年,Stoltenhoff 等[13]发现当含氧量较低的球形铜颗粒的速度超过临界速度(约为570m /s)时才会发生沉积㊂2003年,Assadi 等[14]利用数值模拟的方法模拟了颗粒的撞击过程,提出了一种冷喷涂过程中颗粒结合机制的假设,第一次指出颗粒之间所发生的粘结可归因于在颗粒表面发生的绝热剪切失稳现象㊂同时,根据经验归纳总结了冷喷涂形成涂层的临界速度公式,并通过公式计算指出颗粒温度每上升100ħ,粒子沉积的临界速度将减小40m /s,为后续颗粒预热的研究提供了理论支撑㊂随后,Schmidt 等[15]在Assadi 上述研究基础上考虑了颗粒尺寸的影响,进一步地推导出了冷喷涂临界速度公式㊂2006年,Richter 等[16]和Kreye 等[17]通过实验表明颗粒温度的升高会提高冷喷涂涂层质量㊂2007年,Li 等[18]在研究铝颗粒在铝基体上的变形行为时,首次观察到铝粉表面氧化膜对铝颗粒与基体间的结合情况的影响㊂2007年,Fukumoto 等[19]率先提出基体温度对冷喷涂过程中的颗粒沉积效率的影响,表明基体温度与颗粒的沉积效率呈正比,同时证明了基体预热对于提高冷喷涂涂层质量的重要性㊂2008年,Ogawa 等[20]首次研究了基体表面条件对颗粒沉积和冷喷涂涂层机械性能的影响㊂在第1阶段的原理探索过程中,冷喷涂材料体系得到了极大的发展㊂起初,学者们在应用较为广泛的金属基体上进行冷喷涂技术的相关研究㊂1996年,Tokarev [21]首次尝试并成功利用冷喷涂技术在钢材表面沉积铝涂层㊂同年,Mccune 等[22]成功制备了钢涂层和铜涂层,观察并对比了冷喷涂工艺与热喷涂工艺制备的同种材料涂层的机械性能和微观结构㊂随后,Dykhuizen 等[23]和Gilmore 等[12]又分别在不锈钢基体和铝基材上成功喷涂铜涂层㊂2000年,Karthikeyan 等[24]首次成功喷涂钛涂层并探讨了不同工艺参数对钛颗粒沉积效率和钛涂层性能的影响㊂同年,Mccune 等[25]成功通过冷喷涂技术制备了铁涂层和铜涂层,并观察到与热喷涂处理不同的是,通过冷喷涂技术制备的涂层,其颗粒结合界面并未出现熔化现象,其结合机制多为机械结合㊂2004年,Steenkiste 等[26]首次尝试利用大气冷喷涂制备钽涂层,并成功得到高硬度且低孔隙率的钽涂层㊂2005年,Li 等[27]采用氮气作为工作气体,通过冷喷涂成功制备了致密的锌涂层,并对涂层进行了表征,发现在其结合界面形成了纳米晶粒,而472㊀第4期王婉青等:冷喷涂技术发展历史㊁趋势与挑战颗粒内部的晶粒尺寸较原始粉末并没有发生太大变化㊂2012年,Suo等[28]首次成功制备镁涂层,通过数值模拟得出颗粒的临界沉积速度在653~677m/s之间,并讨论了沉积过程中镁颗粒的变形行为和结合机制㊂基体材料除了最常见的金属材料,研究人员将冷喷涂技术扩展延伸到了非金属材料领域㊂2006年,剑桥大学Sturgeon团队[29]首次成功在碳纤维增强聚合物上通过冷喷涂沉积铝涂层,开启了基于冷喷涂技术的高分子材料金属化的序幕㊂2009年,日本丰桥大学的Yamada团队[30]采用纯锐钛相TiO2纳米晶粒团聚粉末(粒径约20μm)为喷涂原料,沉积了厚度为350μm且均匀致密的涂层,实现了冷喷陶瓷涂层的突破性进展㊂2009年,Hussain等[31]成功将铜喷涂到了陶瓷基体上,形成均匀致密的涂层,并观察到陶瓷基板表面的高粗糙度能够促进涂层与基板之间的粘结,实现了陶瓷金属化㊂在设备研发方面,各个研发团队也开始尝试着手研发一系列冷喷涂设备,自2000年开始,德国冷气技术(Cold Gas Technology,CGT)公司㊁日本Plasma Giken公司以及美国VRC Metal Systems等纷纷投入到冷喷涂设备及系统的研发中,例如德国CGT于2001年在国际热喷涂大会上推出商用Kinetiks 3000型冷喷涂系统,其工作气体的温度和压力分别是550ħ和3MPa;2009年该公司开发了Kinetiks 8000系统,整体系统的加热功率可达到85kW,工作气体(如N2)的最高温度可达1000ħ㊂但是由于设备的工作温度与压力仍然无法满足特殊材料的喷涂需求,辅助冷喷涂技术应运而生,以提高喷涂质量㊂英国剑桥大学的Bray等[32]在2009年率先提出将冷喷涂与激光技术相结合的激光原位辅助冷喷涂复合技术㊂随后2015年,西安交通大学李长久和雒晓涛等[33]首先提出将原位喷丸技术应用到冷喷涂中以提高涂层质量,由此提出了微锻造辅助冷喷涂技术,大大降低了冷喷涂技术对设备的依赖程度㊂第2个阶段是冷喷涂技术工业化应用阶段(2015年至今),由于冷喷涂技术越来越完善,国内外市场对于冷喷涂设备的需求量增大,相关企业开始批量生产成熟的高性能冷喷涂设备并投入市场㊂德国Impact Innovations㊁日本Plasma Giken公司以及美国的VRC Metal Systems公司相继推出成熟的冷喷涂设备,工作性能不断得到提升㊂例如德国Impact Innovations公司在2021年5月推出了EvoCS II系列的冷喷涂设备,其设备性能得到了极大程度的提升,最高工作温度和工作压力分别达到了1200ħ和7.5MPa,接近高温合金的使用极限,可以满足大部分材料的工作要求㊂日本Plasma Giken公司研发的PCS-1000冷喷涂系统,其最高温度与压力分别可达到1100ħ和7.0MPa,送粉速度为300~500g/min[34]㊂随着设备的完善,冷喷涂技术在金属增材制造和航空航天等关键零部件的损伤修复中实现了具体的工业化应用,例如美国VRC Metal Systems公司将研发的冷喷涂设备用于美国军事领域相关设备的零件修复工作中[35],如图2a所示;湖北超卓航科公司利用冷喷涂技术成功对飞机结构件,例如飞机加油盖的裂纹部位进行了补强修复,将其剩余寿命提高至30倍以上,完成了国内该领域技术突破,如图2b所示[36];广州尤特新材料等公司通过冷喷涂技术制备旋转靶材,如图2c和2d所示[37,38]㊂图2㊀冷喷涂技术用于修复T7000前车架(a)[35]和飞机加油盖(b)[36];冷喷涂技术用于制备旋转银靶材(c)[37]和旋转硅铝靶材(d)[38]Fig.2㊀Repaired T7000front frame(a)[35]and aircraft refueling cap(b)[36]by cold spray technology;rotating silver target(c)[37]and rotating silicon aluminum target(d)[38]prepared by coldspray technology3㊀冷喷涂技术的发展趋势2000年至今,国内外多家企业专注于冷喷涂技术的发展,其工艺水平得到了很大程度的提升㊂据华经产业研究院整理预计[39],未来几年冷喷涂市场规模及增长速度会不断升高,预计2026年,全球冷喷涂行业市场规模将达到12.13亿美元,如图3所示㊂随着冷喷涂技术在工业领域的迅猛发展,该技术呈现高性能化㊁低成本化和增材制造等发展趋势㊂3.1㊀高性能化趋势随着冷喷涂技术在工业细分领域的应用,工业界对冷喷涂涂层性能和质量的要求越来越高,引领冷喷涂技术向高性能方向发展㊂涂层的高性能主要取决和依赖于设备高性能和粉末高性能㊂572中国材料进展第43卷图3㊀全球冷喷涂行业市场规模及增速曲线预测[39]Fig.3㊀Predicted market size and growth curve of global cold spray in-dustry [39]3.1.1㊀设备性能提高德国Impact Innovations 公司在2021年5月在市场上主推的新一代冷喷涂系统是EvoCS II 系列,如图4所示[40],该喷涂系统工作时的最高温度和压力可分别达到1200ħ和7.5MPa,送粉速率为1.5L /h㊂图4㊀Impact Innovations 公司2021年推出的EvoCS II 冷喷涂设备[40]Fig.4㊀EvoCS II cold spray equipment from Impact Innovations compa-ny at 2021[40]日本Plasma Giken 公司的PCS-1000V2冷喷涂系统(图5)最高工作温度和压力可以达到1200ħ和7.5MPa,送粉速率接近300~500g /min [41]㊂图5㊀Plasma Giken 公司的PCS-1000V2冷喷涂设备[41]Fig.5㊀Cold spray equipment PCS-1000V2of Plasma Giken company [41]与此同时,国内企业例如陕西德维科技股份有限公司㊁宁波普罗特新材料有限公司㊁厦门佰事兴新材料科技有限公司等也已经有了相对完善的高性能冷喷涂系统㊂3.1.2㊀粉末性能提高粉末作为冷喷涂的关键原材料之一,其纯度㊁粒度以及成分等都会对涂层的机械性能造成影响㊂Deforce 等[42]在AZ41A-T5合金基材上采用冷喷涂技术制备纯铝涂层,比较了商用铝粉末(99.5%)和高纯铝粉末(99.95%)对AZ41A-T5合金耐腐蚀性能的影响㊂结果发现商用纯铝涂层的腐蚀电流密度大约为2.35mA /cm 2,而高纯铝涂层的腐蚀电流密度仅为0.05mA /cm 2㊂同时,研究人员发现,利用混合粉末制备涂层同样可以获得极为优良的机械性能㊂Sova 等[43]发现在软金属(Al 和Cu)粉末中添加细硬质粉末可以显著降低喷涂 临界 温度,增大沉积效率㊂Liberati 等[44]将金属粉末(Al㊁Cu 和Zn)添加到锡粉末中混合后进行冷喷涂,结果表明,由于夯实机制,在锡粉末中添加任何的二次组分均可提高其沉积效率㊂除了粉末成分,粉末的粒径分布也会影响其涂层性能㊂2013年,Wong 等[45]研究了纯钛粉末形态和粒径分布对冷喷涂涂层性能的影响,发现平均粒径为29μm 的球形钛粉末制备的涂层具有最低的孔隙率和最佳的冷喷涂性㊂3.2㊀低成本化趋势低成本是企业在工业生产中获得市场竞争力的关键因素,随着近年来冷喷涂技术的不断成熟,冷喷涂技术的成本出现了大幅度的下降,冷喷涂铜涂层的价格从原来的100~200CNY /mm 2降到现在的10~20CNY /mm 2㊂冷喷涂技术实现低成本得益于以下几个方面㊂3.2.1㊀国产设备日益成熟冷喷涂是热喷涂领域的热门研究方向之一,在全球工业化的大背景下,关于冷喷涂的设备研发也越发地成熟㊂目前,已经广泛投入使用的冷喷涂设备来自德国Im-pact Innovations㊁日本Plasma Giken 以及美国VRC MetalSystems 等公司,但是由于运费及维修费等因素,进口设备往往价格昂贵,价格约为400万~500万人民币㊂因此国内市场涌现出了一批高质量的冷喷涂设备,2000年末,西安交通大学李长久教授课题组[34]最先自主研发了国内首套CS-2000型冷喷涂系统,带动了国内自主研发冷喷涂设备的风潮㊂2001年9月,中国科学院金属研究所[46]研发了一台冷气动力喷涂装置,其工作气体最高温度和压力可达到580ħ和3MPa㊂除了各高校团队以外,企业也开展了相应的研究设计㊂2005年6月,宝山钢铁股份有限公司[47]自主研发了冷气动力喷涂装置,很大程度上避免了喷涂粉末对喷嘴的堵塞情况,降低了零件修672㊀第4期王婉青等:冷喷涂技术发展历史㊁趋势与挑战复成本㊂目前,宁波普罗特㊁北京联合等公司均有相对完整的冷喷涂设备生产体系,设备和耗材成本较进口设备有较大幅度下降㊂3.2.2㊀定制化专用设备发展随着冷喷涂技术原理的不断完善和相关设备的研发,冷喷涂技术的应用场合得到了扩展,生产的产品逐渐多样化㊂在实际生产中,通常只需要对某一种特定材料进行批量化冷喷涂处理,因此,设备定制化成为了冷喷涂产业发展的趋势之一㊂多家国产冷喷涂装备公司已经推出了定制化专用设备,以满足特定材料的喷涂,同时进一步降低设备投入与运营成本㊂3.2.3㊀气体成本降低氮气㊁氦气是冷喷涂的主要工作气体,采用氦气作为喷涂气体可以显著提高沉积效率及沉积体性能㊂2015年,Yin等[48]分别用氦气㊁氩气及空气3种气体作为喷涂气体进行了铜颗粒的沉积,结果表明,氦气作为工作气体时颗粒速度最高,对颗粒表现出良好的加速性能㊂但由于我国氦气资源稀少,氦气供应主要依赖于国外进口,成本较高,约为50CNY/L㊂为保证涂层质量,冷喷涂过程中需要消耗大量的氦气,造成极大的成本消耗㊂为解决氦气费用昂贵的问题,法国ICB-PMDM-LERMPS实验室提出气体循环使用的方法,建立了氦气回收系统,用于氦气循环回收㊁净化和再利用[34],极大程度上降低了生产成本,国内科研单位如西安交通大学㊁宁波大学㊁中国兵器集团五二研究所等在这方面开展了相关的研究㊂3.2.4㊀多技术复合采用冷喷涂制备涂层时,为提高沉积效率,降低涂层内部缺陷,通常选择更高的喷涂气体温度㊁压力以及加速效果更好的氦气㊂然而,上述方法会极大提高设备和气体成本㊂为保证涂层质量同时降低制备成本,研究人员考虑通过将冷喷涂与其他技术结合起来共同制备涂层,通过技术的改进来降低冷喷涂工艺对设备的严格要求㊂2015年,雒晓涛等[33]首次将原位喷丸强化引入冷喷涂,以期降低涂层的孔隙率㊂2019年,雒晓涛和李长久等[49]首次提出基于原位微锻造冷喷涂制备高致密度金属沉积体的技术,其工作原理如图6所示㊂他们利用原位微锻造冷喷涂制备铝涂层时发现,当混合粉末中的喷丸颗粒的体积分数高于40%时,铝涂层的孔隙率低于0.35%,并且在AZ31B镁合金基材表面的铝涂层可使镁合金的腐蚀速率降低接近3个数量级,表现出良好的耐腐蚀性能㊂与传统的冷喷涂技术相比,通过该技术可以在较低的温度和压力条件下,在镁合金表面获得完全致密的铝腐蚀防护涂层,可以在很大程度上降低冷喷涂技术的成本㊂考虑到激光的加热软化处理能够提高基体和颗粒变形程度,英国剑桥大学的Bray等[32]首先提出将冷喷涂与激光相结合的激光原位辅助冷喷涂复合技术,随后国内浙江工业大学姚建华等[50]也开始了该项技术的研究工作,其原理如图7[32]所示,是将激光束同步引入冷喷涂加工过程,利用激光对喷涂颗粒㊁基材或两者同时加热并使之软化,在保持冷喷涂固态沉积特性的同时提高涂层性能㊂图6㊀原位微锻造辅助冷喷涂技术的原理示意图[49] Fig.6㊀Principle schematic diagram of in-situ micro-forging auxiliary cold spray technology[49]图7㊀激光原位辅助冷喷涂复合技术的原理示意图[32] Fig.7㊀Principle schematic diagram of laser in-situ assisted cold spray composite technology[32]3.3㊀增材制造应用趋势近年来,随着人工智能技术的发展,冷喷涂技术逐渐演变成为一种新的增材制造技术[51]㊂相较于传统的基于熔融过程的增材制造工艺,冷喷涂增材制造工艺具有热效应较低㊁制造效率高㊁产品尺寸限制小等优点,然而,冷喷涂增材制造技术制造精度较低,从而限制了冷772中国材料进展第43卷喷涂增材制造的广泛应用㊂迄今为止,一些公司和研究机构已在冷喷涂增材制造技术上进行了大量投资,并取得了各种突破性的成果㊂法国ICB-PMDM-LERMPS 实验室运用冷喷涂增材制造技术3D 打印了手掌模型,如图8所示[52]㊂近年来针对冷喷增材制造技术,主要围绕喷涂路径离线优化和喷嘴设计优化两方面进行了深入的探讨研究㊂图8㊀冷喷涂增材制造技术打印的手掌模型[52]Fig.8㊀Palm model printed by cold spray additive manufacturing[52]3.3.1㊀喷涂路径离线优化在冷喷涂过程中,为获得更精确的涂层厚度和涂层形状,需要精准控制喷枪路径,规划和创建合理的喷涂路径成为了保证涂层质量关键的一步㊂2012年,Deng 等[53]在机器人编程软件Robot Studio 上采用切片方式处理喷涂表面,并且开发了基于该软件的热喷涂专用程序包,为后续研究人员进行相关的研究提供了技术支持㊂采用RobotStudio 软件来创建针对制造对象的喷涂路径,可以真实反映实际喷涂过程,随时修改喷涂程序,还能观察各元素之间是否发生了干涉,进而有效防止实际喷涂中发生设备相互间的碰撞㊂进一步地,Deng 等[54]提出了一种基于冷喷涂增材制造中网格几何重构策略的通用MATLAB 数值沉积建模方法,以更准确地模拟沉积过程,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性,实验结果表明,该方法能够准确模拟冷喷涂增材制造过程中的沉积物增长㊂3.3.2㊀喷嘴设计优化喷嘴是冷喷涂增材制造精度提高的关键之一,Sova 等[55-57]采用出口直径为1mm 的微型喷嘴来对铜㊁铝颗粒进行冷喷涂增材制造,以此来减少粉末的发散,得到了小于1mm 的喷涂斑点,提高了冷喷涂增材制造在小尺寸成形方面的能力㊂2012年,Suo 等[58]通过研究喷嘴尺寸对冷喷涂过程中颗粒分布情况的影响得出,颗粒分布随着喷嘴的出口直径的增加而变得更加扁平化㊁均匀化㊂2022年,Alonso 等[59]研究了不同尺寸参数的喷嘴对于不同种类的冷喷涂粉末颗粒速度以及沉积表面形貌的影响,并整理了不同粒径的铝和不锈钢粉末颗粒所对应的最佳喷嘴尺寸参数㊂通过对喷嘴设计的优化,能够一定程度上提高涂层表面质量㊂4㊀冷喷涂技术的挑战与机遇冷喷涂作为一种先进的表面处理与增材制造技术,经过30多年的研究,已经具备了产品化应用条件[60],但由于工业化要求的不断提高,该技术仍存在一些问题,主要表现在以下几个方面㊂4.1㊀装备性能接近极限随着冷喷涂技术工业应用的不断探索,对装备性能的要求也在不断提升㊂德国Impact Innovations 推出的EvoCS II 系列喷涂设备以及日本Plasma Giken 公司推出的PCS-1000V2冷喷涂系统最高工作温度和压力可达到1200ħ和7.5MPa,接近高温合金的使用极限㊂在现有基础上再要大幅度地提升气体的加热温度难度提高,需要在设计和材料等方面有所突破㊂4.2㊀打印精度有待提升由于工业生产中广泛应用的冷喷涂喷嘴出口直径范围为4~10mm,单道涂层宽度较大,因此一般的拉瓦尔喷嘴难以满足小尺寸工件的加工要求,受限于毫米级的分辨率㊂选区激光熔化(selective laser melting,SLM)技术以及超声波增材制造技术(ultrasonic additive manufactur-ing,UAM)可以达到微米级的分辨率[61]㊂同时在冷喷涂过程中,很难保证涂层形状精度,位于中心的颗粒速度高于外侧的颗粒速度,导致粉末颗粒数量沿喷嘴横截面呈类高斯分布,导致沉积在中心区域的颗粒数量大于边缘的[62,63]㊂Wu 等[64]指出,当喷枪移动速度较低或喷涂次数较多时,沉积体中心区域与边缘区域的厚度增长速度不一致,造成最终沉积体厚度不均匀,形成中间高两边低的 三角形 轮廓,如图9所示㊂4.3㊀专业人才缺口较大冷喷涂技术涵盖了多个学科的专业知识,若研究人员没有经过专业培养,对相关的知识与操作理解起来比较困难;其次,冷喷涂加工过程涉及的控制因素较多,比如喷涂距离㊁粉末粒度㊁喷嘴尺寸㊁气体参数等,它们对不同材料的涂层质量具有不同的影响,需要大量研究人员开展相关研究,以明确各种因素的影响及确定最佳喷涂参数,以此来指导解决工程实际问题㊂5㊀结㊀语自20世纪80年代中期冷喷涂技术被提出至今,对其工艺原理及结合机制等方面开展了大量的研究与讨论,为后续冷喷涂系统设备的开发研究提供了重要的理论依872㊀第4期王婉青等:冷喷涂技术发展历史㊁趋势与挑战图9㊀喷嘴处颗粒速度不同导致的沉积层厚度不一致[64]Fig.9㊀Inhomogeneous sprayed layer thickness caused by particle velocity difference of spray nozzle [64]据㊂目前冷喷涂技术已开始投入工业化生产,且其应用领域㊁设备生产规模逐渐扩大㊂但该技术面临着许多挑战,例如冷喷涂设备的工作性能提升面临极大的限制,最高工作温度及压力难以得到大幅提高㊂目前国内的冷喷涂设备在喷涂温度㊁喷涂压力和稳定性等方面,与国外相比存在一定的差距㊂为提高涂层质量,需要结合激光等其他辅助技术㊂与此同时,冷喷涂增材制造技术与其他的金属增材制造技术相比,尺寸精度较低,仍需大量研究提供理论支持㊂由于专业人才数量有限,冷喷涂技术发展受到了一定限制,亟需大量职业教育进行人才培养㊂参考文献㊀References[1]㊀ALKHIMOV A P,KOSAREV V F,PAPYRIN A N.Soviet PhysicsDoklady[J],1990,35:1047-1049.[2]㊀ALKHIMOV A P,PAPYRIN A N,KOSAREV V F,et al .Gas-Dynamic Spray Method for Applying A Coating:US5302414B1[P].1997-02-25.[3]㊀ASSADI H,KREYE H,GÄRTNER F,et al .Acta 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冷喷涂技术的现状和未来应用
冷喷涂技术的现状和未来应用作者：加拿大CENTERLINE WINDSOR 有限公司JULIO VILLAFUERTE冷喷涂是使用高速气体喷嘴将粉末微粒加速喷向基板的一种固态喷涂工艺名称，在这种工艺中，金属微粒产生塑性变形并在冲击之下固化。
术语“冷喷涂”是指所需加工温度相对较低的工艺，一般比喷涂材料的熔点低很多。
尽管将金属材料冷喷涂到基板上的理念可以追溯到20世纪早期，但是，这种技术的适用性直到20世纪80年代才在位于Novosibirisk 的俄罗斯科学院理论与应用机械研究所展示出来。
由于到达基板及沉淀材料上的金属粉末粘接力使其形成固态，因此，冷喷涂沉淀的特征十分独特，所以它非常适合在多种类型的基板材料上沉淀广泛的传统和高级材料，特别是对于工艺温度敏感的非传统应用。
冷喷涂的一些特征包括其形成的密集沉淀物氧含量极低，没有残余拉伸应力，微粒增大，有再结晶区域以及相变化。
一些材料甚至会出现纳米级的晶粒细化。
由于具有这些属性，因此冷喷涂特别适合于沉淀各种高级和对温度敏感材料。
今天，冷喷涂越来越多地应用于各种工业领域，包括航天、能源和军事工业（图1和图2）。
冷喷涂如何工作？20世纪80年代，在冷喷涂技术的应用发展中，将喷涂材料喷射到喷嘴之内的两种图1：采用低压冷喷涂现场修理腐蚀后的表面。
方法获得了专利，今天我们称之为高压（利用高压供给气体将粉末喷射到喷嘴喉部之前）¹ 以及低压(利用低压供给气体将粉末喷入喷嘴分流区)。
²在高压冷喷涂中（图3），将高压氦或氮（高达1,000 psi ）预热（高达1,000℃），然后强制通过DeLaval 缩扩喷嘴。
在喷嘴上面，气体膨胀将热焓转换为动能，将气流加速到超声波范围（1,000米/秒），同时降低其温度。
在喷嘴喉部之前，粉末给料被轴向导入气流。
加速后的固态微粒以足够的动能冲击基板，以产生机械或冶金粘接效果。
在低压冷喷涂中（图4），压力相对较低的空气或氮气 (80-140 psi) 也被预热（高达550℃），然后强制通过DeLaval 喷嘴。
镁合金的表面处理技术及其在材料工程中的应用
镁合金的表面处理技术及其在材料工程中的应用引言镁合金是一种重要的结构材料，在各个领域都有着广泛的应用前景。
然而，由于其易氧化、易腐蚀等特点，镁合金的表面处理成为了解决其应用限制的重要环节。
本文将探讨一些常用的镁合金表面处理技术，并讨论其在材料工程中的应用。
表面处理技术一：阳极氧化阳极氧化是一种常见的表面处理技术，可以形成致密的氧化膜，提高镁合金的抗腐蚀性能和耐磨性能。
该技术主要是将镁合金作为阳极，在硫酸、硝酸等电解液中进行电解，使得表面形成一层氧化膜。
经过阳极氧化处理的镁合金表面具有较好的耐腐蚀性和附着力，可以延长其使用寿命。
表面处理技术二：化学镀化学镀是一种通过化学反应，在镀液中形成金属对镁合金表面进行覆盖的方法。
常见的化学镀方法有镀镍、镀铬等。
这种表面处理技术可以提高镁合金的耐腐蚀性和耐磨性，同时还可以改善其外观。
表面处理技术三：喷涂涂层喷涂涂层技术是一种将具有一定特性的材料涂覆在镁合金表面的方法。
这种技术可以改善镁合金的表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
常见的喷涂涂层材料有陶瓷涂层、金属涂层等。
通过选择合适的喷涂涂层材料，可以满足不同工程的需求。
表面处理技术四：溅射溅射是一种利用高能离子束轰击镁合金表面，使其表面溅射出材料形成涂层的技术。
溅射涂层具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和抗疲劳性能，可以有效地提高镁合金的使用寿命。
此外，溅射还能够改变镁合金的表面电子结构，从而改善其光学性能。
应用一：航空航天领域镁合金在航空航天领域有着广泛的应用。
通过表面处理技术，可以提高镁合金的耐腐蚀性，增加其在腐蚀环境下的使用寿命。
此外，表面处理技术还可以改善镁合金的表面硬度和耐磨性，提高其在高速飞行中的应力承载能力。
应用二：汽车工业领域镁合金在汽车工业中也有着重要的应用前景。
通过表面处理技术，可以提高镁合金的整体性能，如抗腐蚀性、耐磨性等，在汽车零部件的制造中起到了至关重要的作用。
特别是在电动汽车领域，镁合金的轻质化特点使得其成为理想的材料选择。
镁合金部件冷喷涂纯铝防腐蚀涂层在舰载机上的应用研究
镁合金部件冷喷涂纯铝防腐蚀涂层在舰载机上的应用研究镁合金容易腐蚀的特性影响了其在舰载机上的广泛应用，在镁合金部件表面冷喷涂纯铝涂层，结合强度高、硬度高，解决了镁合金容易腐蚀的问题，并且避免了常用表面处理方法的局限性，具有较好的经济效益和军事效益。
标签：镁合金；腐蚀；冷喷涂；舰载机镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料，被誉为“21世纪绿色工程材料”，其密度小重量轻，仅为铝合金重量的35%，比强度、比刚度、阻尼容限高，在航空航天领域有着较好的应用价值。
我国已进入航空母舰时代，舰载机作为航空母舰上最主要的作战武器，备受关注。
镁合金有着许多可用于舰载机的特性，但是镁合金耐腐蚀性差，一些应用在镁合金表面的防腐措施也存在一定的局限性，造成镁合金在舰载机上的应用并不多。
而镁合金部件冷喷涂纯铝防腐蚀涂层是一种较好的措施，开展这方面的研究对我国现阶段舰载机的发展具有重要意义。
1 镁合金在舰载机上应用的意义镁合金在军用飞机上的应用有着比较好的基础，已经应用于飞机的各种壁板、整流罩、框架、翼尖、尾面、副翼及油箱等，以及发动机的零部件、螺旋桨、齿轮箱、支架结构、各种发动机箱体等，成功的例子很多。
表1为美军各型号飞机使用镁合金的情况[1]，图1为美军B-36重型轰炸机镁材料使用部位[2]。
可以说，镁合金在军用飞机上的应用有着很好的基础，而舰载机的特殊性也对镁合金有着很大的需求。
减轻自身重量是舰载机的重要发展方向之一，而纯镁的密度为1.74g/cm3，约为铝合金的2/3、锌合金的1/3、钢铁的1/4、钛合金的2/5。
在舰载机上使用镁合金减轻的重量，可以缩短飞机起降距离、提高的机动性能；可以更多地携带燃油，加大作战半径；可以增加携带弹药的数量，提升战斗力。
战斗机质量若减轻15%，可缩短飞机滑跑距离15%，增加航程20%，提高有效载荷30%；喷气发动机结构减重1公斤，飞机结构可减重4公斤，升限高度可提高10米[3]。
舰载飞机在着舰阻拦、起飞弹射时，都有较大的振动，而镁合金减震性能优良，可以使舰载机承受更大的振动载荷。
镁合金表面冷喷涂防护技术研究_杜文博
第１０卷第４期２０１２年１２月中 国 工 程 机 械 学 报ＣＨＩＮＥＳＥ ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹＶｏｌ．１０ Ｎｏ．４ Ｄｅｃ．２０１２基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０７６５０３０，５０９７５２８６）；国防科技重点实验室基金项目（９１４０Ａ２７０４０３１０ＯＣ８５０１）作者简介：杜文博（１９８３－），男，博士生．Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｗｂｎｅｕ＠１６３．ｃｏｍ镁合金表面冷喷涂防护技术研究杜文博，朱 胜，王晓明（装甲兵工程学院装备再制造国防科技重点实验室，北京 １０００７２）摘要：镁合金是目前最轻的金属结构材料，具有广阔的应用前景．但耐磨、耐蚀性差却制约着其广泛应用，可通过各种表面改性和表面涂覆技术拓宽其应用范围．介绍了镁合金的应用及其防护技术现状，重点介绍了冷喷涂技术在镁合金表面防护应用现状，分析了镁合金表面金属涂层的发展趋势，提出利用冷喷涂技术制备铝基非晶合金涂层，可望解决缺乏能为镁合金基体提供长效防护的单一涂层难题．关键词：镁合金；冷喷涂；表面防护；铝基非晶合金涂层中图分类号：ＴＧ １７４．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－５５８１（２０１２）０４－０４８４－０４Ｃｏｌｄ－ｓｐｒａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｕｒｆａｃｅｓＤＵ Ｗｅｎ－ｂｏ，ＺＨＵ Ｓｈｅｎｇ，ＷＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｍｉｎｇ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｒｍｏｒｅｄ Ｆｏｒｃｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｔｈｅ ｌｉｇｈｔｅｓｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ｐｏｓｓｅｓｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌｌｙ－ｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｙｅｔ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ－ｌｏｗ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄｃｌａｄｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｗｉｄｅｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｒａｎｇｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｖｉａｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ，ｔｈｅ ａｄｖａｎｃｅｓ ｏｆ ｃｏｌｄ－ｓｐｒａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒｅｎｄｓ ｏｎ ｍｅｔａｌｌｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓｕｒｆａｃｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｂａｓｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｓ ｅｘｐｌｏｉｔｅｄ ｖｉａ ｔｈｅ ｃｏｌｄｓｐｒａｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅｒｅｉｎ，ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｏａｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｆｏｒ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ－ａｌｌｏｙ－ｂａｓｅｄｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ；ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ；ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｂａｓｅｄ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇ 镁合金因具有质量轻、比强度和比刚度高、尺寸稳定性好、易于加工成形、导热导电性好、阻尼减振性能优良、电磁屏蔽能力强和可再循环等特点，被誉为“２１世纪的绿色工程材料”［１－２］，广泛应用于交通工具、电子、航空航天、化学化工等工业领域．然而，由于镁合金材料自身物理和化学性质的限制，抗蚀耐磨性能较差，制约了镁合金作为结构材料的广泛应用．除研发具有较高强度和优异综合性能的新型镁合金材料外，利用各种先进的表面工程技术对镁合金进行表面防护处理，是拓宽镁合金应用范围的有效途径［３－４］．１ 镁合金表面防护技术研究现状及存在的问题腐蚀和磨损首先发生在金属表面，金属种类、表面成分、结构和表面状态与腐蚀磨损密切相关．从材料的内在属性出发，解决镁合金性能方面存在不足的最佳途径之一是对其进行表面防护处理．表面工程技术作为现代制造技术的重要组成部分，是机电产品维修和再制造的重要手段，对建设资源节约、环境友好型社会有重大作用，对促进循环经济的构建和贯彻可持续发展战略有重要意义［５］．目前常规的镁合金表面改性方法有化学转化［６］、阳极氧化［７］、微弧氧化［８］、激光熔敷［９］、化学镀［１０］、有机涂层［１１］、热喷涂［１２］、离子注 第４期杜文博，等：镁合金表面冷喷涂防护技术研究入［１３］、气相沉积［１４］等工艺技术．但常规的表面处理方法有很大的局限性，不同程度存在着修复层薄、抗蚀耐磨性差、工艺复杂或污染环境等问题．如①化学转化膜层较薄，质脆多孔，并且存在大量的显微裂纹，不易做长期防腐保护膜，一般只用于装饰、运输、储存时的临时保护及涂装底层；②阳极氧化成膜机制研究还不彻底，且其脆性大，在复杂工件上难以得到均匀的氧化膜层，另外无论是在酸性溶液中还是在碱性溶液中进行，都存在着六价铬，对环境危害极大；③电镀和化学镀存在污水处理问题；④微弧氧化膜厚度有限，与基体热膨胀系数差异大、且脆性强；⑤离子注入制备的改性层非常薄，无法满足零件的尺寸修复需求；⑥有机涂层需要适当的表面处理，并经过多道涂覆才能获得黏附力和耐蚀性能好的涂层，工艺复杂，且有机涂层会影响镁合金材料的导电性能和电磁屏蔽性能等特性；⑦热喷涂技术可在镁合金表面形成防护层，有效提高镁合金表面的抗蚀耐磨性能．但是，热喷涂过程中存在高温，易造成镁合金与修复层界面的氧化和熔蚀缺陷，不适用于对温度和氧化敏感的基体材料，限制了热喷涂技术在镁合金结构表面防护和修复强化中的应用．不同表面处理方法都不同程度地提高镁合金的耐蚀或耐磨性能，但都不可避免地存在自身不足，因而找到一种合适的表面防护工艺制备具有良好性能的表面涂层，对镁合金获得长期有效防护至关重要．冷喷涂是一种固态加工技术［１５］，可在镁合金表面制备较致密的厚涂层，且表面处理工作少，不需考虑基体的热学和力学性能，具有广阔应用前景．２ 镁合金表面冷喷涂防护技术研究现状２．１ 冷喷涂技术原理及特点图１ 冷喷涂原理示意图［１６］Ｆｉｇ １ Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｓｙｓｔｅｍ冷喷涂技术是利用高压气体加速粉末颗粒，使其在较低温度下通过塑性流动变形依次形成涂层的一项新技术，可以避免喷涂过程中的镁合金氧化，具有成本低、效率高、环保、能制备复合涂层和厚涂层等特点，且涂层结合强度高，致密性强［１６－１７］．如图１为冷喷涂技术原理图．与传统热喷涂相比，冷喷涂在低于粉末粒子熔点的温度条件下形成涂层．因此，减小甚至消除了如高温氧化、相变、结晶、残余拉应力等传统热喷涂方法的有害因素，可在各种基体上实现多种纯金属、合金、非金属材料的沉积，其低温高速特性使其适用于对温度敏感（如纳米晶、非晶等）、氧化敏感（如Ｃｕ，Ｔｉ等）、相变敏感（如ＷＣ－Ｃｏ等）的基体和涂层材料，避免了涂层与基体的界面氧化，消除了热喷涂涂层结合强度低、氧化物含量高等缺点［１８－２１］．因此，冷喷涂技术是解决镁合金表面易腐蚀、不耐磨问题的可选择技术．２．２ 镁合金表面冷喷涂防护国内外研究现状国外很多学者已将冷喷涂技术成功用于镁合金零部件的表面修复和强化．美国陆军研究实验室（ＵＳＡｒｍｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ）利用冷喷涂技术在Ｈ－６０型直升机镁合金主变速箱壳表面制备了ＣＰ－Ａｌ和５０５６铝合金涂层，修复其表面划伤．研究表明，冷喷涂涂层组织致密，且结合强度较高［２２］．文献［２３］采用低压冷喷涂技术在ＡＺ３１镁合金基体上制备了Ａｌ－Ａｌ２Ｏ３涂层和纯铝涂层，在ＮａＣｌ溶液中得到的电化学阻抗谱显示两种涂层均可为镁合金提供有效的防护．文献［２４］在ＡＺ９１Ｅ基体制备了６０６１基Ａｌ２Ｏ３复合涂层，研究表明，Ａｌ２Ｏ３的添加提高了结合强度，涂层致密无缺陷，耐蚀性能与Ａｌ－１２Ｓｉ合金相近，优于ＡＺ９１Ｅ基体．我国很多研究机构也相继开展了相关研究．沈阳工业大学刘彦学等设计了Ｚｎ－Ａｌ和Ａｌ－Ｓｉ－Ｆｅ两种用于冷喷涂的合金，在ＡＺ９１Ｄ镁合金基体上分别制备了涂层，并对比了涂层于基体的耐蚀和耐磨性能，表明冷喷涂涂层对基体具有较好的防护效果［２５］．沈阳金属所熊天英等［２６］在ＡＺ９１Ｄ基体表面冷喷涂制备了纯铝涂层，组织致密，尽管涂层内部有微小裂纹和孔洞，但都没有贯穿到基体，与块体纯铝在中性质量分数为３．５％的ＮａＣｌ溶液中浸泡１０ｈ后发现，仍能为ＡＺ９１Ｄ基体提供足够防护，并表现出比纯铝更好的抗点蚀５８４ 中 国 工 程 机 械 学 报第１０卷 性能．卜恒勇等［２７］研究了热处理对ＡＺ９１Ｄ镁合金基体与冷喷涂铝涂层界面层的影响规律，表明退火温度保持在４００℃时，Ａｌ－Ｍｇ金属间相生长速率遵循抛物线规律，且富铝γ相生长速率比富镁β相快约２．５倍，随时间延长扩散层厚度增加；与镁合金基体相比，扩散层具有较高硬度和优异的耐磨性能．综上所述，冷喷涂因具有低温高速特性，可防止镁合金基体的氧化和相变，能制备致密的复合涂层和厚涂层，可有效解决镁合金表面防护问题．但目前用于镁合金表面防护的冷喷涂材料多为Ｚｎ，Ａｌ及其合金，种类和性能均较单一，且用这些材料获得的冷喷涂涂层难以在恶劣的服役环境下为镁合金基体提供长效防护．而传统热喷涂材料中，丝材不能用于冷喷涂；自熔剂合金和自黏接粉末需经过熔化才能发挥作用；氧化陶瓷和金属陶瓷粉末塑性差，而冷喷涂涂层需要粉末粒子经过塑性流动变形叠加形成涂层；塑料粉末结合强度低，防护性能有限．因此，喷涂材料成为限制镁合金表面冷喷涂防护的瓶颈．２．３ 镁合金表面冷喷涂铝基非晶合金涂层防护技术非晶合金因原子在三维空间呈拓扑无序排列，无晶界与堆垛层错等缺陷，具有均匀和各向同性的特征，呈现高强度、高硬度、高耐磨耐蚀性等传统合金无法比拟的优异特性［２８］，受到国内外学者的广泛关注．铝基非晶合金具有较好的塑性和较高的比强度，部分晶化后形成非晶纳米晶复合结构材料的抗拉强度可达１ ５６０ＭＰａ，成为备受关注的新型轻质材料［２９］，但由于Ａｌ－ＴＭ－ＲＥ（ＴＭ为过渡族元素，ＲＥ为稀土元素）合金系非晶形成能力有限，目前仅通过熔甩工艺制备了薄带试样并获得了较高的拉伸强度．因此，提高铝基非晶合金的非晶形成能力，并拓宽制备工艺是铝基非晶合金发展的重要研究方向．气雾化法具有环境污染小、冷却速率大，粉末球形度高、氧含量低等特点，是生产预合金粉末的成熟工艺．国内外很多学者［３０－３１］采用气雾化法制备了铝基非晶合金粉末，并利用大塑性变形、电火花烧结等粉末冶金工艺制备了块体铝基非晶合金．因此，可将冷喷涂与快速凝固技术结合起来，首先合理设计铝基非晶合金成分配方，提高合金非晶形成能力，再利用雾化工艺，通过调整工艺参数，获得球形度高、氧含量低、粒度适中的粉末材料，利用冷喷涂能够将涂层材料特性原态移植到基体表面的特点，在镁合金表面制备优异耐蚀耐磨性能的铝基非晶合金涂层，解决镁合金结构表面强化和修复难题．３ 结论与展望开发可为镁合金提供有效防护的新工艺和新材料，对拓宽镁合金的应用范围具有重要意义．因此，冷喷涂制备铝基非晶合金涂层用于镁合金表面防护，既丰富了镁合金表面防护理论和方法，又为制备块体铝基非晶合金提供了新手段，既有重大的理论意义，又有积极的现实意义．参考文献：［１］ 卡恩Ｒ Ｗ，哈森Ｐ，克雷默Ｅ Ｊ．材料科学与技术丛书（第８卷）：非铁合金的结构与性能———镁基合金［Ｍ］．丁道云，蒋次雪，李松瑞，等，译．北京：科学出版社，２０００．ＫＡＨＮＥ Ｒ Ｗ，ＨＡＺＥＮ Ｐ，ＫＲＡＥＭＥＲ Ｅ Ｊ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｅｒｉｅｓ（８）：ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓａｌｌｏｙｓ—Ｍｇ－ｂａｓｅｄ ａｌｌｏｙｓ［Ｍ］．Ｄｉｎｇ Ｄａｏｙｕｎ，Ｊｉａｎｇ Ｃｉｘｕｅ，Ｌｉ Ｓｏｎｇｒｕｉ，ｅｔ ａｌ，Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ，２０００．［２］ 刘静安，徐河．镁合金材料的应用及其加工技术的发展［Ｊ］．轻合金加工技术，２００７，３５（８）：１－５．ＬＩＵ Ｊｉｎｇａｎ，ＸＵ Ｈｅ．Ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ＬｉｇｈｔＡｌｌｏｙｓ，２００７，３５（８）：１－５．［３］ 徐滨士．纳米表面工程［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．ＸＵ Ｂｉｎｓｈｉ．Ｎａｎｏ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００４．［４］ 张津，章宗和．镁合金及应用［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００４．ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎ，ＺＨＡＮＧ Ｚｏｎｇｈｅ．Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｐｒｅｓｓ，２００４．［５］ 徐滨士，刘世参．中国材料工程大典（第１６卷）：材料表面工程：上［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５．ＸＵ Ｂｉｎｓｈｉ，ＬＩＵ Ｓｈｉｃａｎ．Ｃｈｉｎａ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃａｎｏｎ １６：ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｓｕｒｆａｃｅ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００５．［６］ ＺＨＡＮＧ Ｙ Ｊ，ＹＡＮ Ｃ Ｗ，ＷＡＮＧ Ｆ Ｈ，ｅｔ ａｌ．Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆｒｉｅｎｄｌｙ ｂａｔｈ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ａｎｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｎｄ ｉｔｓ６８４ 第４期杜文博，等：镁合金表面冷喷涂防护技术研究ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，２００２（３）：３５－３８．［７］ ＦＵＫＵＤＡ Ｈ，ＭＡＴＳＵＭＯＴＯ Ｙ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ Ｎａ２ＳｉＯ３ｏｎ ａｎｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｇ－Ａｌ－Ｚｎ ａｌｌｏｙ ｉｎ ３ＭＫＯＨ ｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００４，４６：２１３５－２１４０．［８］ ＷＡＮＧ Ｙ Ｑ，ＺＨＥＮＧ Ｍ Ｙ，ＷＵ Ｋ．Ｍｉｃｒｏａｒｃ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒｍｅｄ ｏｎ ＳＩＣｗ／ＡＺ９１ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ａｎｄ ｉｔｓ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００５，５９：１７２７－１７３１．［９］ ＭＡＪＵＭＤＡＲ Ｊ Ｄ，ＧＡＬＵＮ Ｒ，ＭＯＲＤＩＫＥ Ｂ Ｌ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｓｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ｏｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ａ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００３，Ａ３６１：１１９－１２９．［１０］ ＳＵＮ Ｓ，ＬＩＵ Ｊ Ｇ，ＹＡＮ Ｃ Ｗ，ｅｔ ａｌ．Ａ ｎｏｖｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｌｅｓｓ ｎｉｃｋｅｌ ｐｌａｔｉｎｇ ｏｎ ａｎｏｄｉｚｅｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ ＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２００８，２５４：５０１６－５０２２．［１１］ ＷＡＮＧ Ｗ Ｑ，ＰＡＮ Ｆ Ｓ，ＺＵＯ Ｒ Ｌ．Ｒｅｃｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．ＯｒｄｎａｎｃｅＭａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００６，２９（２）：７３－７７．［１２］ ＰＡＲＣＯ Ｍ，ＺＨＡＯ Ｌ Ｄ，ＺＷＩＣＫ Ｊ，ｅｔ ａｌ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＶＯＦ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ ＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２０１：３２６９－３２７４．［１３］ ＶＩＬＡＲＩＧＵＥＳ Ｍ，ＡＬＶＥＳ Ｌ Ｃ，ＮＯＧＵＥＩＲＡ Ｉ Ｄ，ｅｔ ａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ ｉｎ Ｃｒ ｉｍｐｌａｎｔｅｄ Ｍｇ ｓｕｒｆａｃｅｓ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，１５８－１５９：３２８－３３３．［１４］ ＡＬＴＵＮ Ｈ，ＳＥＮ Ｓ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＰＶＤ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ ｏｆ ＡＺ９１ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ，２００５，２（１）：７８－８３．［１５］ ＭＡＥＶ Ｒ Ｇ，ＬＥＳＨＣＨＹＮＳＫＹ Ｖ．Ａｉｒ ｇａｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ ｍｉｘｔｕｒｅｓ：ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ ＳｐｒａｙＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，１５（２）：１９８－２０５．［１６］ ＧＲＵＪＩＣＩＣ Ｍ，ＺＨＡＯ Ｃ Ｌ，ＴＯＮＧ Ｃ，ｅｔ ａｌ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｄｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ－ｇａｓ ｄｙｎａｍｉｃ－ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００４，Ａ３６８：２２２－２３０．［１７］ ＺＨＡＯ Ｚ Ｂ，ＧＩＬＬＩＳＰＩＥ Ｂ Ａ，ＳＭＩＴＨ Ｊ Ｒ．Ｃｏａｔｉｎｇ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｙ ｔｈｅ ｋｉｎｅｔｉｃ ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ ＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２００：４７４６－４７５４．［１８］ ＦＵＫＵＭＯＴＯ Ｍ，ＷＡＤＡ Ｈ，ＴＡＮＡＫＥ Ｋ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｃｏｐｐｅｒ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓｕｒｆａｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｓｐｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，１６（５－６）：６４３－６４７．［１９］ ＬＥＥ Ｈ，ＳＨＩＮ Ｈ，ＬＥＥ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｏｎ Ａｌ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｂｙ ｃｏｌｄ ｇａｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｐｒａｙ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，２００８，６２：１５７９－１５８１．［２０］ ＡＪＤＥＬＳＺＴＡＪＮ Ｌ，ＺＵ′ＮＩＧＡ Ａ，ＪＯＤＯＩＮ Ｂ，ｅｔ ａ１．Ｃｏｌｄ ｇａｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｌ ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ ＆ＣｏａｔｉｎｇｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６，２０１：２１０９－２１１６．［２１］ ＫＯＳＡＲＥＶ Ｖ Ｆ，ＫＬＩＮＫＯＶ Ｓ Ｖ，ＡＬＫＨＩＭＯＶ Ａ Ｐ，ｅｔ ａｌ．Ｏｎ ｓｏｍｅ ａｓｐｅｃｔ ｏｆ ｇａｓ ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＴｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００３，１２（２）：２６５－２８１．［２２］ ＣＨＡＭＰＡＧＮＥ Ｖ Ｋ．Ｔｈｅ ｒｅｐａｉｒ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｒｏｔｏｒｃｒａｆｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｂｙ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ［Ｃ］∥Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ６１ｓｔ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒＭａｃｈｉｎｅｒｙ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．［Ｓ．ｌ．］：Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｆａｉｌｕｒｅ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｍｅｒｉｃａｎ，２００７：１３１－１４９．［２３］ ＶＩＬＬＡＦＵＥＲＴＥ Ｊ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ａｌｌｏｙｓ ｂｙ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ［Ｃ］∥ＤｏＤ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．［Ｓ．ｌ．］：Ｃｅｎｔｅｒｌｉｎｅ Ｌｔｄ ＷｉｎｄｓｏｒＣａｎａｄａ，２００９：１－９．［２４］ ＳＰＥＮＣＥＲ Ｋ，ＦＡＢＩＪＡＮＩＣ Ｄ Ｍ，ＺＨＡＮＧ Ｍ Ｘ．Ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ Ａｌ－Ａｌ２Ｏ３ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙｓ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ ＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２０４：３３６－３４４．［２５］ 刘彦学．镁合金表面冷喷涂技术及涂层性能的研究［Ｄ］．沈阳：沈阳工业大学，２００８．ＬＩＵ Ｙａｎｘｕｅ．Ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ［Ｄ］．Ｓｈａｎｙａｎｇ：Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８．［２６］ ＴＡＯ Ｙｏｎｇｓｈａｎ，ＸＩＯＮＧ Ｔｉａｎｙｉｎｇ，ＳＵＮ Ｃｈａｏ，ｅｔ ａｌ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ａ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙｅｄ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｃｏａｔｉｎｇ ｏｎＡＺ９１Ｄ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，５２：３１９１－３１９７．［２７］ ＢＵ Ｈ Ｙ，ＹＡＮＤＯＵＺＩ Ｍ，ＬＵ Ｃ，ｅｔ ａｌ．Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃ ｌａｙｅｒ ｏｆ ｃｏｌｄ ｓｐｒａｙｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍａｌｌｏｙ［Ｊ］．Ｓｕｒｆａｃｅ ＆Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１１，２０５：４６６５－４６７１．［２８］ ＩＮＯＵＥ Ａ．Ｂｕｌｋ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ａｌｌｏｙｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００１，Ａ３０４－３０６：１－１０．［２９］ ＩＮＯＵＥ Ａ，ＨＯＲＩＯ Ｙ，ＫＩＭ Ｙ Ｈ．Ｅｌｅｖａｔｅｄ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ａｎ Ａｌ８８Ｎｉ９Ｃｅ２Ｆｅ１ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｌｌｏｙ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｎａｎｏｓｃａｌｅ ｆｃｃ－Ａｌ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ，ＪＩＭ，１９９２，３３（７）：６６９－６７４．［３０］ ＳＡＳＡＫＩ Ｔ Ｔ，ＨＯＮＯ Ｋ，ＶＩＥＲＫＥ Ｊ，ｅｔ ａｌ．Ｂｕｌｋ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ａｌ８５Ｎｉ１０Ｌａ５ａｌｌｏｙ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ ｓｐａｒｋ ｐｌａｓｍａ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｏｆ ａｔｏｍｉｚｅｄａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｐｏｗｄｅｒｓ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００８，Ａ４９０：３４３－３５０．［３１］ ＤＯＮＧ Ｐ，ＨＯＵ Ｗ Ｌ，ＣＨＡＮＧ Ｘ Ｃ，ｅｔ ａｌ．Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ａｎｄ ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ Ａｌ８５Ｎｉ５Ｙ６Ｃｏ２Ｆｅ２ｐｏｗｄｅｒ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｇａｓ－ａｔｏｍｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ，２００７，４３６：１１８－１２３．７８４。
镁合金冷喷涂防护涂层的研究进展
镁合金冷喷涂防护涂层的研究进展韩文静;宋进朝;张晓光【摘要】综述了国内外在镁合金基体上采用冷喷涂技术制备防护涂层的状况,重点讨论了工艺参数(如压力、温度)以及喷涂材料的选择,展望了未来的改进方向.%The domestic and foreign research about the preparation of protective coatings by cold spray on magnesium alloys were reviewed with focus on the selection of process parameters (such as pressure and temperature) and spraying materials. The prospect of technological improvements was forecasted.【期刊名称】《电镀与涂饰》【年(卷),期】2017(036)022【总页数】7页(P1239-1245)【关键词】冷喷涂;表面防护;铝;锌;镁合金;复合涂层【作者】韩文静;宋进朝;张晓光【作者单位】永城职业学院机电工程系,河南永城 476600;永城职业学院建筑工程系,河南永城 476600;东北石油大学机械科学与工程学院,黑龙江大庆 163318【正文语种】中文【中图分类】TG174镁合金作为“21世纪的绿色工程材料”，被广泛应用在交通工具、化学化工、航空航天等领域，然而较差的抗蚀耐磨性能严重影响了它的应用[1-4]。
目前，提高镁合金性能的方法主要有化学转化膜[5]、有机涂层[6]、气相沉积[7]、离子注入[8]以及热喷涂[9]等，这些方法都或多或少地存在着能耗过高，会降低工件耐疲劳寿命，易造成环境污染等问题[10-12]。
冷喷涂(Cold Gas Dynamic Spray Method)全名冷气动力喷涂，可称之为CGDS 或CGSM，简称CS，是采用加热装置预热氦气、氮气、压缩空气等气体，通过缩放喷管加速气体和固相颗粒，使粒子以较高的速率撞击基体表面，从而发生剧烈塑性变形而形成涂层[13-15]。
镁合金的表面处理技术现状及前景
化工表面工程题目：镁合金的表面处理技术现状及前景学院：*****学院专业：*******姓名：***学号：指导老师：****年**月**日镁合金的表面处理技术现状及前景【摘要】镁合金作为一种发展前景良好的绿色工程材料，其表面防护处理显得极为重要。
本文主要介绍了镁合金的几种表面处理方法，包括化学氧化、阳极氧化、金属涂层、有机物涂层及其他新型处理方法的研究以及现状，并对其发展方向进行了探讨。
【关键词】镁合金表面处理发展前景Study Situation and Prospect of Surface Treatment for Magnesium Alloy Abstract：As a green engineering material with good prospect，the preventive disposing on magnesium alloy's surface is very important.．In this paper，a review was made on the study and application of surface treatment for magnesium alloy,which included chemical oxidation，anodic oxidation，metal coating，organic coating etc and discussing its development of the future.Key words:magnesium alloy；surface treatment；prospect1、前言镁是地球上储量排位第八丰富的元素。
镁在地壳中的含量大约能占到2．7％，海水中含量为0．13％，镁合金是实际应用中最轻的结构材料，具有很高的比强度、比刚度、比弹性模量，且具有良好的可加工性、可焊接性和尺寸稳定性等优点[1]，广泛应用于航空航天、汽车、电子通讯等领域，被誉为继铝之后最有发展潜力的结构材料之一。
镁合金表面处理技术的现状和发展方向
在当今工业领域中，镁合金作为一种重要的结构材料，其在航空航天、汽车制造、电子设备等领域有着广泛的应用。
由于镁合金具有密度低、比强度高、导热性能好的优点，因此备受青睐。
然而，镁合金表面处理技术的发展也成为了当前研究和应用的热点之一。
本文将从镁合金表面处理技术的现状出发，深入分析其发展方向，并探讨这一技术对材料性能和工业应用的影响。
一、镁合金表面处理技术的现状镁合金作为一种结构材料，其表面处理技术对其性能和应用起着至关重要的作用。
目前，主流的镁合金表面处理技术包括阳极氧化、化学转化膜和表面涂层等。
这些技术在提高镁合金的耐蚀性、耐磨性和耐热性方面发挥着重要作用。
然而，现阶段的镁合金表面处理技术还存在着表面粗糙度大、涂层附着力差等问题，限制了其在高端领域的应用。
有必要研究和探讨镁合金表面处理技术的发展方向，以期在提高材料性能的满足工业对材料的高要求。
二、镁合金表面处理技术的发展方向随着材料科学和工程技术的不断发展，镁合金表面处理技术也在不断突破和创新。
未来，镁合金表面处理技术的发展方向主要包括以下几个方面：1. 新型表面处理技术的研发目前，针对镁合金表面处理技术存在的问题，研究人员正在积极探索开发新型的表面处理技术，以解决目前技术所面临的挑战。
其中，包括但不限于等离子喷涂、化学沉积、离子渗透等新型技术的研发，以期在提高表面质量和涂层附着力方面取得突破。
2. 多功能复合涂层的设计与应用为了进一步提升镁合金表面的性能，研究人员还在探索开发多功能复合涂层技术，以实现在耐磨、耐蚀、耐热等方面的多重性能提升。
这将为镁合金在航空航天和汽车制造等领域的应用提供更多可能性和机遇。
3. 绿色环保表面处理技术的应用随着全球环境保护意识的提高，绿色环保的表面处理技术备受关注。
未来，镁合金表面处理技术的发展也将更加注重环保和可持续发展，致力于研究开发环保型、低能耗的表面处理技术，以实现材料性能提升与环境保护的双重目标。
三、个人观点和理解从我个人的角度来看，镁合金表面处理技术的发展前景十分广阔。
浅谈冷喷涂技术的应用领域
浅谈冷喷涂技术的应用领域本文综述了冷喷涂的优点及应用领域，并对冷喷涂的发展做了展望。
标签：冷喷涂技术；应用领域；涂层冷喷涂利用高压气源使固态粒子加速至极高的速度撞击基板，粒子发生塑性变形从而沉积在基体表面形成涂层的一种新兴技术。
随着科学技术的不断发展，冷喷涂技术在航空航天、生物医学、机械制造、汽车、造船、化学工业、电力、建筑等领域都得到广泛的应用。
本文就冷喷涂的优点及应用领域做了详细的介绍。
一、冷喷涂的优点与热喷涂相比，冷喷涂技术有如下优点。
（1）喷涂速度较高。
（2）涂层能够保持原喷涂材料的化学成分和微组织结构。
（3）喷涂材料广泛。
（4）制备涂层所需的工作温度低，故对材料的热影响小。
（5）涂层残余应力较低且均为压应力。
（6）冷喷涂结合层强度比较高。
（7）喷涂材料无污染且可回收利用。
二、冷喷涂的应用领域（一）冷喷涂在航空航天领域的应用冷喷涂技术在航空工业领域内的应用主要体现在表面处理及防护和零件维修及成型等两个方面。
在表面处理及防护放面，可以使用冷喷涂技术制备飞行器引擎的特殊保护涂层与功能涂层；在零件维修及成型方面，冷喷涂可以制备出飞行器的复杂零部件。
目前，冷喷涂技术主要用来制备金属涂层与高分子复合涂层。
制备出的金属涂层具有结合力强、均匀致密、氧化物少和导电导热性好等优点，被广泛应用于飞行器中对导热导电要求高的设备。
铜涂层具有良好的导电性能而在电力部门得到了广泛应用，进而大大的减小了电力的损耗。
冷喷涂技术具有对材料热影响小的优点，被广泛应用于对飞行器零部件的防腐处理。
（二）冷喷涂在生物医学方面的应用在生物领域内，冷喷涂技术主要用来制备金属涂层、高分子涂层、陶瓷涂层和抗菌涂层等涂层。
（1）金属涂层。
金属生物材料具有优异、可靠的力学性能及良好的加工性能，在整个生物材料中的比例可达40%。
（2）高分子涂层。
高分子移植体与天然骨骼的力学特性相近，常被用作硬组织的替换材料。
（3）陶瓷涂层。
与上述两种材料相比，陶瓷材料变形能力有限，但随着冷喷涂装备的发展及制备技术的不断成熟，陶瓷涂层的制备和应用会得到进一步拓展。
54镁合金涂装前处理现状及发展趋势(Z)
镁合金涂装前处理现状及发展趋势高成勇赵晓宏(中国第一汽车集团公司技术中心，130011)摘要：涂装是提高镁合金耐蚀性和装饰性的最经济有效的方法，文中对镁合金涂装前处理现状和应用前景进行了分析,并介绍了一汽在这方面的研究进展。
关键词：镁合金涂装前处理镁合金是目前最轻的金属工程材料，其比强度高，导电、导热性能好，加工能耗低，可直接回收，兼有良好的阻尼减振与电磁屏蔽性能，被广泛用于汽车的座椅骨架、仪表板骨架、转向盘和转向柱、轮圈、气门室罩盖、变速器壳、离合器壳等零件的制造，正在成为钢铁、铝合金、工程塑料的一种重要替代材料。
尤其是在降低汽车自重，提高燃油利用率方面，其优势为其他金属所不可替代，被誉为“21世纪的绿色工程材料”。
但镁是极活泼的金属，在潮湿空气和中性、酸性溶液中都易受到腐蚀。
因此，要使镁合金满足汽车的使用要求，必须改善其耐腐蚀性。
目前，改善镁合金耐蚀性主要有两条途径：一方面是通过添加合金元素，减少杂质含量，进行适当的热处理等方法改善合金材料本身的耐蚀性；另一方面是对镁合金制品进行适当的表面处理，增加其与涂层的附着力，实现和外部环境的隔绝，阻止腐蚀的发生。
镁合金常用的漆前表面处理方法有化学转化处理、电化学氧化处理等。
以下分别论述它们的性能特点，并对应用前景进行比较分析。
1 化学转化处理化学转化处理是通过镁合金与特定溶液发生化学反应，在表面形成一层附着力良好的难溶性的化合物膜层。
它能保护镁合金在短期内不受水和其他腐蚀环境影响，但更重要的是还可以为后续涂层打底，以增强镁合金基体与后续涂层间的结合力。
化学转化处理是镁合金防腐蚀的有效方法，因其操作简单，成本低廉而被广泛应用。
以下是镁合金表面化学转化处理的整个工艺流程：镁合金工件→机械预处理→化学预处理→化学转化处理→涂装→成品。
（1）铬酸盐钝化处理铬酸盐钝化处理是采用以铬酐或重铬酸盐为主要成分的溶液进行化学处理。
大致分为3个步骤如下。
a.镁合金表面被氧化，以镁离子的形式转入溶液，与此同时有氢析出。
镁合金表面冷喷涂工艺及机理研究的开题报告
镁合金表面冷喷涂工艺及机理研究的开题报告题目：镁合金表面冷喷涂工艺及机理研究一、研究背景与意义镁合金作为一种具有较高比强度、刚度和抗蚀性的轻质结构材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，镁合金的表面易受到腐蚀和磨损的影响，导致其性能下降，影响使用寿命。
因此，提高镁合金表面的抗腐蚀和磨损性能，一直是材料科学领域的研究重点之一。
冷喷涂技术是一种无热输入的涂覆技术，适用于各种材料的表面改性。
该技术可以在低温下实现高速喷射涂覆，涂层具有较高的致密性和结合力，不会导致基材变形或失色。
因此，将该技术应用于镁合金表面改性，可以有效提高其表面性能。
二、研究内容本研究旨在探究镁合金表面冷喷涂工艺及机理，具体内容包括以下几个方面：1. 选择合适的冷喷涂材料，探究不同材料对镁合金表面性能的影响；2. 研究冷喷涂工艺参数对涂层质量的影响，包括喷枪距离、气压、流量等参数的调节；3. 对涂层进行微观结构分析，探究其形成机理及表面性能改善的原因；4. 对涂层的抗腐蚀和抗磨损性能进行测试，分析涂层在实际应用环境下的表现。
三、研究方法1. 实验研究法：通过选择不同的冷喷涂材料、调节工艺参数、进行涂层质量检测和性能测试，得出涂层材料、工艺参数和表面性能之间的关系。
2. 表征分析法：通过扫描电镜、X-射线衍射、能谱分析等技术手段，对涂层进行微观结构分析，探究其形成机理及表面改性原因。
四、研究计划该研究预计用时一年。
具体研究计划如下：1. 前期调研和实验准备：阅读相关文献，准备实验设备、材料和试样。
2. 材料冷喷涂实验：选择合适的冷喷涂材料，进行喷涂实验。
3. 涂层质量检测及性能测试：对涂层进行检测，并进行抗腐蚀和抗磨损性能测试。
4. 微观结构分析：通过扫描电镜、X-射线衍射、能谱分析等技术手段，对涂层进行微观结构分析。
5. 数据处理和结果分析：将实验数据进行处理，并对涂层形成机理及表面性能改善原因进行分析。
6. 论文撰写和答辩：根据研究结果撰写论文，并参加研究生毕业答辩。
冷喷涂技术应用现状与展望
冷喷涂技术应用现状与展望张文毓【摘要】The cold spray coating is the new superficial coating technology which developed in the last few years, because the cold spray coating technology is carried on under the low temperature, compares with the alternative mean preparation coating has very many superiority.This article with forecast two aspects from the cold spray coating technology outline and the cold spray coating technology application present situation to carry on the elaboration to the cold spray coating technology, hope to have the understanding to the domestic and foreign cold spray coating technology application present situation.%冷喷涂是近几年来发展起来的新型表面涂层技术，由于冷喷涂技术是在较低的温度下进行的，与其他方法制备的涂层相比具有很多的优势。
本文从冷喷涂技术概述和冷喷涂技术应用现状与展望两方面对冷喷涂技术进行了论述，希望对国内外冷喷涂技术应用现状有所了解。
【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】5页(P17-21)【关键词】冷喷涂技术;应用现状;展望【作者】张文毓【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TG174.4冷喷涂于20世纪80年代中期，在俄罗斯科学院理论及应用力学研究所最早开发，近年来受到广泛关注，并在俄国、美国、德国等国家得到了快速发展。
镁合金保护涂层技术的发展及其应用现状
镁合金保护涂层技术的发展及其应用现状作者：赖春明李昭赞陈静徐湘林刘珑珍来源：《科技资讯》2021年第02期摘要：在不同的轻量化材料中，镁合金的使用由于一系列极具吸引力的特性而得到迅速发展，已成为一种重要的轻量化材料，但是其低耐磨性和耐腐蚀性则严重阻碍了镁合金的广泛应用。
该文对镁合金保护涂层技术中的喷涂、化学转化膜、阳极氧化、电化学镀等技术进行了总结，评述了它们目前的取得的进展和应用现状，以及主要存在的问题和发展方向，并重点对相对先进的气相沉积技术进行了详细介绍。
这些总结评述可为镁合金保护涂层技术的开发应用提供一定指导。
关键词：镁合金耐腐蚀保护涂层发展现状Abstract： Among different lightweight materials， the use of magnesium alloy has developed rapidly due to a series of attractive characteristics and it has become an important lightweight material. However， its low wear resistance and corrosion resistance seriously hinder the wide application of magnesium alloy. In this paper， the spray coating， chemical conversion coating， anodizing，electrochemical plating and other technologies of magnesium alloy protective coating are summarized. And their progress and application status as well as the main existing problems and development direction are reviewed. The advanced vapor deposition technology is introduced in detail. These reviews can provide some guidance for the development and application of magnesium alloy protective coating technology.Key Words： Magnesium alloy; Corrosion resistance; Protective coating; Development status當前，全球变暖成为世界面临的最大挑战之一，为了减少温室气体排放，控制全球变暖，车辆重量已成为设计运输节能机制的最关键标准，其他行业如轨道交通、飞机、宇宙飞船包括机械设备等都在促进设备和产品的重量减轻，以实现节能目标。
《层间冷喷涂辅助镁-铝板轧制复合研究》范文
《层间冷喷涂辅助镁-铝板轧制复合研究》篇一层间冷喷涂辅助镁-铝板轧制复合研究摘要本文主要研究层间冷喷涂技术在镁/铝板轧制复合过程中的应用。
通过对冷喷涂技术的深入研究，结合轧制复合工艺，实现了镁/铝板的高效、高质量复合。
本文详细介绍了实验方法、结果分析以及该技术在镁/铝板复合领域的应用前景。
一、引言随着现代工业的快速发展，金属复合材料因其优异的性能在航空航天、汽车制造等领域得到了广泛应用。
镁/铝板作为一种典型的金属复合材料，其制备工艺对于提高材料性能具有重要意义。
层间冷喷涂技术作为一种新兴的表面处理技术，具有操作简便、成本低廉、环境友好等优点，在金属复合材料的制备中具有广阔的应用前景。
二、实验方法1. 材料选择与准备选择纯度较高的镁板和铝板作为实验材料，对板材进行预处理，包括表面清洁、预磨等，以保证板材表面的平整度和清洁度。
2. 层间冷喷涂技术采用冷喷涂技术，在镁板和铝板之间形成一层连续、致密的金属过渡层。
通过调整喷涂参数，如喷涂压力、喷涂距离等，优化过渡层的结构和性能。
3. 轧制复合工艺将喷涂好的镁板和铝板进行轧制复合，通过控制轧制温度、轧制压力和轧制速度等参数，实现镁/铝板的高效、高质量复合。
三、结果分析1. 过渡层结构与性能通过冷喷涂技术形成的过渡层具有连续、致密的结构，有效地提高了镁板和铝板之间的结合强度。
同时，过渡层的存在可以降低镁/铝界面处的应力集中，提高复合材料的力学性能。
2. 轧制复合效果在优化后的轧制参数下，镁/铝板实现了高效、高质量的复合。
复合后的板材具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，满足了航空航天、汽车制造等领域的需求。
3. 性能测试与分析通过拉伸试验、硬度测试、耐腐蚀性测试等方法，对复合后的板材进行性能测试。
结果表明，层间冷喷涂辅助轧制复合技术制备的镁/铝板具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。
四、讨论与展望层间冷喷涂技术作为一种新兴的表面处理技术，在镁/铝板轧制复合过程中发挥了重要作用。
AZ91D镁基体上冷喷涂Al及Al-Mg17Al12复合涂层的研究的开题报告
AZ91D镁基体上冷喷涂Al及Al-Mg17Al12复合涂层的研究的开题报告一、研究背景及意义现代军事、航空航天、船舶制造、汽车等行业对高强度、高刚性、耐热、耐腐蚀等性能要求越来越高的轻质材料需求越来越大。
镁及其合金由于其密度小、强度高、刚性好、抗蚀性好等优良的力学性能表现，被广泛应用于各种工业领域。
但是，其本身的力学性能仍有一定的局限性，如其耐热性能、耐腐蚀性、摩擦磨损性等表现相对较差，难以满足高性能复合材料的要求。
因此，通过表面涂层的方式提升材料的表面性能成为当前的一个研究热点。
冷喷涂技术作为一种无源热源合金化技术，已经被广泛应用于航空航天、能源、机械制造等领域。
其不需要高温熔化，可以有效地避免材料的变质、降解等情况，极大地保护了材料的基本性能，同时喷涂热量低、涂层沉积速度快，可以得到薄、致密、低缺陷率的涂层，因而受到了广泛的关注。
本研究将针对镁合金材料，通过冷喷涂技术制备Al及Al-Mg17Al12复合涂层，探讨其对基体材料力学性能、腐蚀性能和耐磨性等方面的影响，为进一步提高材料的性能、研发高端复合材料提供理论参考和实验数据支持。
二、研究内容和方案研究内容：本研究主要采用冷喷涂技术在AZ91D镁合金板材表面制备纯Al及Al-Mg17Al12复合涂层，并对其力学性能、腐蚀性能和耐磨性等进行测试和分析，重点包括以下内容：1.通过SEM观察分析不同涂层组织结构、表面形貌等。
2.研究不同涂层对材料力学性能的影响，包括抗拉强度、屈服强度、伸长率等指标。
3.研究不同涂层对材料耐腐蚀性能的影响，包括在不同腐蚀介质下的腐蚀电位、腐蚀速率等指标。
4.研究不同涂层对材料耐磨性的影响，以摩擦磨损试验为研究手段，确定最优涂层结构和参数。
研究方案：1.材料准备：采用常规工艺制备AZ91D镁合金板材。
2.涂层制备：采用冷喷涂技术，在基体表面制备纯Al及Al-Mg17Al12复合涂层，采取不同的涂层制备参数和不同的涂层层厚，对比分析其涂层结构和表观形貌。
镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为
镁合金表面冷喷涂铝合金的界面扩散行为袁晓光;刘彦学;王怡嵩;黄宏军【期刊名称】《焊接学报》【年(卷),期】2007(028)011【摘要】采用冷喷涂技术在镁合金表面制备了快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,观察了涂层与基体合金界面形态,试验研究了热处理温度和保温时间对涂层与基体之间相互扩散的影响.结果表明,采用冷喷涂技术制备的快凝Al-12Si-3Fe-3Mn-2Ni合金粉末涂层,经热处理后涂层更加致密、均匀,涂层中的Al元素和基体中的Mg元素均发生互扩散;基体中的Mg元素向涂层方向的扩散量要大于涂层中的Al元素向基体方向的扩散量;随着温度的提高和时间的延长,基体和涂层之间的Mg,Al元素扩散程度均提高;但是当温度提高到300℃,时间延长到3h后,其扩散层变化微小.涂层和基体合金中的其它元素扩散量较少.【总页数】5页(P9-12,16)【作者】袁晓光;刘彦学;王怡嵩;黄宏军【作者单位】沈阳工业大学,材料科学与工程学院,沈阳,110023;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,沈阳,110023;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,沈阳,110023;沈阳工业大学,材料科学与工程学院,沈阳,110023【正文语种】中文【中图分类】TG166.4【相关文献】1.镁合金表面锌铝合金冷喷涂层的磨损行为 [J], 刘彦学;袁晓光;吕楠;黄宏军;赵惠2.镁合金表面冷喷涂铝合金与铝基复合涂层组织和耐蚀性研究 [J], 虞思琦;杨夏炜;李文亚;徐雅欣;赵耀邦3.AZ80镁合金表面冷喷涂铝/微弧氧化复合涂层耐蚀性能 [J], 李忠盛;吴护林;丁星星;黄安畏;宋凯强;詹青青;丛大龙4.镁合金表面锌铝合金冷喷涂层性能的研究 [J], 赵惠;黄张洪;李平仓;王虎年5.热处理对镁合金表面冷喷涂界面层扩散的影响 [J], 袁晓光;刘彦学;黄宏军;王怡嵩;李青因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
镁合金表面防护处理技术的研究现状与前景展望
镁合金表面防护处理技术的研究现状与前景展望刘丹【摘要】镁合金因其具有优良的性能而日益受到重视,但是镁合金耐腐蚀性较差限制了它的应用.综述了镁合金环保型防护处理技术,包括化学氧化处理、阳极氧化、微弧氧化、金属镀层等技术,分析了镁合金表面防腐处理技术的发展趋势.%Magnesium alloy attracts more and more attention due to its excellent performance,but poor corrosion resistance limits its application.Anti-corrosion surface treatment technologies including chemical oxidation,anodic oxidation,micro-arc oxidation and metal coating etc.for magnesium alloys were reviewed in this paper,and the development trend of magnesium alloy surface anti-corrosion treatment technology was analyzed.【期刊名称】《电镀与精饰》【年(卷),期】2017(039)012【总页数】4页(P25-28)【关键词】镁合金;表面处理;防腐;阳极氧化【作者】刘丹【作者单位】吉林工程职业学院,四平136001【正文语种】中文【中图分类】TG174.451引言镁在地壳中含量丰富，是最轻的金属，并且容易进行机械加工,具有许多优异性能，如比强度和比刚度高，有较好的延展性，是热和电的良导体，可回收并重复使用等[1]。
但是镁合金化学性质活泼，耐腐蚀性差(标准电极电位-2.37V)[2]，限制了其推广和应用，所以增强其耐蚀性成为了研究的热点。
镁基体冷喷涂制备表面改性涂层
镁基体冷喷涂制备表面改性涂层0 前言镁合金重量轻、比强度高，弹性模量小、刚性好、抗震力强，抗电磁干扰及屏蔽性好，且有色泽鲜艳、美观等优点，从而在实际中被大量应用。
但其防腐、耐磨性较差使其应用范围受到了限制。
解决镁合金腐蚀和磨损问题是提高镁合金的使用寿命，拓宽镁合金的应用范围的关键问题，因此在实际应用中对它们进行必要的表面改性处理以增强其性能，成为必不可少的一环。
冷喷涂是一种新的表面改性处理方法。
在实际操作中，冷喷涂能有效避免对镁合金基体进行热喷涂时，镁合金表面发生的强烈反应，这些反应会使镁合金表面发生相变、氧化、合金成分烧损、再结晶等现象。
冷喷涂表面改性工艺可保持颗粒材料原有的性能。
冷喷涂技术由于其特殊的喷涂特点和工艺成为喷涂领域的研究前沿技术。
本文以镁合金作为基体，对其使用冷喷涂技术制备表面改性涂层并进行研究。
1 冷喷涂表面改性工艺分析1.1 冷喷涂工艺参数对涂层的影响影响冷喷涂涂层制备的主要因素是喷涂气体压力、气体温度和喷涂距离。
粉末冲击基体时的临界速度决定是否形成涂层。
气体压力和喷涂距离决定粉末冲击到基体表面时的速度，适当的粉末飞行速度可以在保证基体与涂层之间结合强度的同时，具有较高的沉积效率；温度对粉末冲击到基体时的塑性变形影响较大，从而影响粉末与基体和粉末之间的结合。
而且温度的适当提高可以降低粉末的临界速度，但是过高的温度使基体产生烧结。
为此，本次实验对上述三个工艺参数进行了系列实验，以确定合金粉末的冷喷涂工艺参数。
实验中，通过不断的调节气体温度、压力及喷涂距离，最终得到比较好的涂层。
向镁基体上喷涂合金粉末。
根据合金的特点，冷喷涂工艺参数中的喷涂气体温度从合金熔点约的1/3即350℃开始实验，距离取40mm，气体压力取2.1MPa。
此时完全没有涂层，并且镁基体表面出现凹坑。
这是因为粉末撞击基体后，无法附着在基体上，使原有的喷砂表面粗糙。
随后不断调整喷涂气体的温度和气体压力，及调整喷涂距离，来确定合适的工艺参数。