为了扩大镁及其合金的应用范围，必须有效地提高其表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和瞬时耐热性。在压铸镁合金的表面用具有纳米尺寸的Al2O3+3%TiO2粉粒进行等离子喷涂，并借助XRD、AFM、SEM等分析方法，对涂层的微观组织进行了观察分析，并对涂层和基体的结合强度及表面硬度进行了测量。
镁合金是一种具有广阔应用前景的金属材料，其轻质、高强度以及易于加工等特性使其在航空航天、汽车制造等行业备受关注。然而，镁合金表面硬度低、耐磨性、耐腐蚀性和瞬时耐热性差，这在很大程度上限制了其更广泛的应用。为了克服这些缺陷，科研人员一直在探索有效的表面处理技术，以提升镁合金的表面性能。等离子喷涂作为一种先进的表面工程技术，已被应用于多种材料的表面处理中。本文将针对2004年的研究《镁合金表面等离子喷涂纳米陶瓷涂层研究》进行综述，探讨等离子喷涂技术如何用于制备纳米陶瓷涂层以改善镁合金表面性能。
在该研究中，科研人员选用了 AZ91D 镁合金作为基体材料，这是一种常见的压铸镁合金，具有较为理想的综合性能。其化学成分包括铝（8.5~9.5%）、锰（0.17~0.40%）、锌（0.90~0.95%）、硅（≤0.05%）、铜（≤0.025%）、镍（≤0.001%）、铁（≤0.004%）和镁（余量）。科研人员在 AZ91D 镁合金表面采用等离子喷涂技术，喷涂了粒度在 80~120 纳米的 Al2O3+3%TiO2 纳米粉粒。
实验过程中，镁合金试样经过了预处理和预热，以确保涂层与基体的结合力。等离子喷涂操作在惰性气体保护的环境下进行，喷涂参数如喷涂距离、角度和送粉速率都经过了精确的控制和优化。通过这些严格控制的条件，确保了涂层的均匀性和结合强度。
为了对涂层的微观结构进行详细的分析，研究者采用了 X 射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）等多种分析方法。XRD 分析确认了涂层的相结构，结果表明，涂层主要由 α-Al2O3 和类金红石型 TiO2 组成。SEM 图像展示了涂层的横截面形态，显示了涂层的厚度和结合界面。AFM 用于观察涂层表面的微细结构，揭示了涂层表面的粒片状结构，这是由于高温环境下粒子熔融并凝固在基体表面所形成的特征。
除了对涂层微观结构的观察外，研究人员还测量了涂层与基体的结合强度以及表面硬度。结合强度是按照 ASTM C633 标准进行评估的，而表面硬度则通过相应的硬度测试方法进行测量。此外，涂层的耐腐蚀性通过 ISO 3786-1984 标准的人工加速腐蚀实验来评估。实验结果证实，等离子喷涂的纳米陶瓷涂层显著提高了镁合金的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
该研究的成功在于它不仅提升了镁合金表面的综合性能，而且通过纳米尺度的陶瓷涂层制备，实现了对镁合金应用领域的有效扩展。这些发现对镁合金在航空航天、汽车工业等高性能领域的应用具有重大意义。此外，该研究还为其他金属材料的表面改性提供了新的技术路线，表明了等离子喷涂纳米陶瓷涂层在提升金属材料表面性能方面的巨大潜力。随着技术的进一步发展和优化，可以预见等离子喷涂纳米陶瓷涂层技术将在更多的工业领域得到应用，为材料科学的发展贡献新的力量。
