镁合金作为工业应用中最轻的金属结构材料其发展前景极为乐观。镁合金具有密度小、高比强度和比刚度，良好的减震、电磁屏蔽、机加工和易回收等优点，被誉为是21世纪最具开发和应用的“绿色”工程材料,在交通、航空航天、电子工业等领域具有广泛的应用前景。但是，镁合金较低的强度、硬度和较差的耐磨耐蚀性能大大限制了其作为工程结构材料的应用范围。因此，采用表面改性技术增强镁合金表面的力学和化学性能具有重要的经济和社会意义。本文将等离子熔覆工艺引入到镁合金表面改性技术领域，采用柔性等离子束在AZ91D镁合金表面进行熔凝处理和涂层制备。采用扫描电镜（SEM），能谱仪（EDS），电子探针（EPMA），显微硬度仪，磨损试验，电化学检测等分析测试手段，较为系统地研究了熔凝层、Al基合金涂层、TiB₂+Al₂O₃（TiC）涂层的组织和性能特征，分析了镁合金表面原位合成TiB₂+TiC涂层的反应过程。镁合金表面等离子熔凝的研究结果表明，熔凝层组织主要由晶粒细小的α-Mg和弥散分布的短杆状或粒状β-Mg₁₇Al₁₂组成，随着熔凝电流的增大，熔凝层中β-Mg₁₇Al₁₂的相对含量增加。在细晶强化、沉淀强化、固溶强化以及过饱和点缺陷的附加强化的综合作用下，熔凝层的表面硬度、耐磨性和耐蚀性能得到明显提高。采用等离子熔覆技术在镁合金表面成功制备了Al-Si合金涂层和Al-Si+Y合金涂层，研究结果表明：Al基合金涂层与基体形成良好的冶金结合，Al-Si涂层的组织形态为Mg-Al金属间化合物基体上分布着枝状Mg₂Si化合物，由于组织细化以及多种金属间化合物的存在，使得Al基涂层具有优异的耐磨耐蚀性能。在加入一定比例的稀土元素Y后，除了上述物相外，涂层中出现了存在于Mg₂Si相周围的白色Al2Y相。与Al-Si合金涂层相比，Al-Si+Y合金涂层中Mg₂Si相由原来的粗大枝晶形态转变为细小弥散分布的粒状或杆状，使得其硬度、耐磨性和耐蚀性明显优于Al-Si合金涂层和镁合金基体。采用等离子熔覆技术在AZ91D镁合金表面获得TiB₂+Al₂O₃涂层，并添加不同比例Al粉以提高涂层的结合性和致密性。研究结果表明，涂层中形成了TiB₂、Al₂O₃、α-Mg、Mg₁₇Al₁₂、Mg₂Al₃等物相，其中TiB₂、Al₂O₃陶瓷相呈现聚集现象，而α-Mg、Mg₁₇Al₁₂等物相具有枝晶生长的特征。由于复相陶瓷和金属间化合物所产生的多相增强作用大幅提高了涂层的表面硬度、耐磨性，与基体镁合金对比，涂层的耐蚀性能均有不同程度的提高。在AZ91D镁合金表面等离子熔覆纯TiB₂+TiC粉末，所制备的涂层主要由TiB₂、TiC陶瓷相和α-Mg相构成，复相陶瓷分布在α-Mg相的基体上；按照TiB₂-TiC:Al=2:1添加一定比例Al粉后，在镁合金基体的稀释作用下，涂层中形成大量的Mg₁₇Al₁₂金属间化合物。涂层与基体呈现锯齿状冶金结合，TiB₂+TiC主要分布在以Mg₁₇Al₁₂为主的基体上。虽然涂层中陶瓷相的含量减少，但在陶瓷和金属间化合物的综合作用下，其硬度、耐磨性与熔覆纯TiB₂+TiC粉末相比变化不大；此外，由于TiB₂-TiC:Al=2:1涂层中α-Mg相含量的减少，还极大提高了涂层的耐蚀性能。采用等离子熔覆（Ti+B₄C）+Al粉末，在镁合金表面原位合成由TiAl₃、Mg₁₇Al₁₂化合物和TiB₂、TiC陶瓷相构成的多相增强复合涂层。TiAl₃主要分布在涂层的上部，而TiB₂、TiC陶瓷相集中在涂层的下部。从热力学角度分析了（Ti+B₄C）+Al体系的原位反应过程，讨论了涂层中各物相的形成机制。