低压冷喷涂作为一种新型表面处理技术,它制备的铝涂层与传统的热喷涂铝涂层相比,具有氧化程度低、致密性高、耐均匀腐蚀性好等诸多优点,但铝涂层的惰性或钝态在海洋环境中不稳定,易产生局部腐蚀而导致涂层体系失效,且铝涂层自身也存在强度和硬度较低的缺点。在面临高速、强摩擦、海水润滑等严苛服役环境时,即使在加入适量的Al₂O₃增强相后,其摩擦学性能虽有明显提高但仍不理想,难以保证装备的长效安全和服役可靠性。因此,针对深海钻机、平台和在线储卸装置等海洋油气装备所面临的腐蚀磨损这一关键共性问题,本文开展了低压冷喷涂耐磨蚀涂层的按需设计、可控制备和性能调控研究工作。论文首先对比研究了3类不同应用类型涂层体系的性能特点。发现冷喷涂Al-Al₂O₃涂层的耐蚀性相对较好,而Zn-Ni-Al₂O₃涂层中的阴极相Ni易加速锌的溶解和碳钢基体腐蚀;陶瓷相Al₂O₃和Cr₃C₂的加入有利于改善热喷涂NiCr和Zn-Ni涂层体系的耐磨蚀性能,但是这些金属陶瓷涂层对钢基体的防护性能较差;与冷喷涂Zn-80%Ni-30 vol%Al₂O₃涂层相比,Al-30 vol%Al₂O₃涂层的耐磨损性相对较好,但是摩擦系数相对较高。通过综合对比前述金属基涂层体系的性能特点,最终确定采用Al-30 vol%Al₂O₃作为本文冷喷涂耐磨蚀涂层的主体成分,并通过适量添加固体润滑剂（MoS₂/WS₂粉末）和合金元素（Y/Mg）来调控、提高涂层的耐磨损和耐局部腐蚀性能。铝基耐蚀复合涂层的耐蚀性能研究表明,添加适量的Y/Mg元素可以提高涂层的耐蚀性能,加入量过少,Y/Mg作用不明显;加入量过多,涂层的耐蚀性有所下降;当Y添加量为0.2 wt%时,涂层的耐腐蚀性能最好;当Mg添加量为0.2 wt%和0.5 wt%时,涂层的耐蚀性能较好。对于不同Y含量涂层的腐蚀过程包括表层均匀腐蚀、界面侵蚀-渗透扩散、局部腐蚀、腐蚀抑制4个阶段;对于不同Mg含量涂层的腐蚀过程包括表层均匀腐蚀、Mg的选择性溶解、Al腐蚀、腐蚀抑制4个阶段。铝基自润滑耐磨复合涂层的耐磨性能研究表明,干摩擦条件下,涂层的磨损失重量均随着MoS₂/WS₂含量的增加而降低,涂层的磨损机制主要是MoS₂/WS₂的润滑作用以及氧化粘着磨损和磨粒磨损;海水条件下,涂层的磨损体积均随着MoS₂/WS₂含量的增加而降低,涂层的磨损机制主要是MoS₂/WS₂的润滑作用、腐蚀磨损引起的粘着磨损以及少量的磨粒磨损。此外,还采用有限元法模拟了单颗粒、多组分颗粒与基板的碰撞变形过程,提出MoS₂颗粒很难单独在钢基体上实现有效沉积,其主要以被Al粉包裹的方式进行沉积。最后,利用三元二次正交回归试验设计分别获得了低压冷喷涂Al（Y）-Al₂O₃-MoS₂涂层耐腐蚀性能以及耐磨损性能与喷涂温度、送粉速率、Al-Y合金粉与MoS₂粉末的质量比等3种因素的二次回归数学模型,发现3种因素对涂层耐蚀性能的影响显著性依次为:喷涂温度>Al-Y合金粉与MoS₂粉末的质量比>送粉速率,获得耐蚀涂层的最佳制备条件为:喷涂温度,350⁴00℃;送粉速率,7⁸档;w（Al-Y）:w（MoS₂）,2.5³.0。3种因素对涂层耐磨损性能的影响显著性依次为:Al-Y合金粉与MoS₂粉末的质量比>喷涂温度>送粉速率;耐磨涂层最佳制备条件为:喷涂温度,350⁴00℃;送粉速率,5⁶档;w（Al-Y）:w（MoS₂）,2².5;基于涂层单目标耐蚀和耐磨性能的回归模型,通过调节不同权重系数进行多目标寻优,获得不同实际工况条件下涂层的最佳制备条件和成分配比。当权重分别取0.2,0.5,0.8时,涂层的最优制备条件和成分配比分别为:喷涂温度为366/373/383℃,送粉速率为5.8/6.3/7.0档,w（Al-Y）:w（MoS₂）的质量配比为2.0/2.5/2.7。