非晶材料以其优异的性能日益受到关注。尽管目前可以制备出大块非晶材料,但由于苛刻的制备条件而导致其制备成本高而无法广泛应用。热喷涂涂层制备过程中,由于喷涂粒子的快速冷却特性,使其成为制备非晶涂层的一种有效方法。本文利用等离子喷涂制备Fe基非晶涂层,系统研究喷涂参数、热处理对Fe基非晶涂层微观结构、耐磨损性能及耐腐蚀性能的影响规律。探讨Fe基非晶涂层微观结构、耐磨及耐蚀行为的演变机制。鉴于涂层中的孔隙对涂层性能的不利影响,通过向Fe基非晶涂层中添加非晶Mo基合金形成Fe/Mo复合涂层、对Fe基非晶涂层进行激光重熔处理,以期减少或消除涂层中的孔隙、提高涂层的结合强度,研究Mo基合金添加和激光重熔处理对Fe基非晶涂层的微观结构及性能的影响规律。Fe基非晶涂层研究结果表明:(1)喷涂功率对Fe基非晶涂层的形成产生显著影响。增加喷涂功率有利于形成致密结构的涂层,但伴随着少量晶化相的产生;而主气(Ar)流量对Fe基非晶涂层形成的影响不明显。理想的喷涂工艺参数为:喷涂电压50 V,喷涂电流300 A,主气压力0.7 MPa,主气流量80 L/min,喷涂距离100 mm。制备的Fe基非晶涂层非晶含量高达93%;(2)在573 K对Fe基非晶涂层热处理过程中,非晶组织只发生结构弛豫,而没有新晶相产生。在873 K热处理后,Fe基非晶涂层中析出了Fe、Fe2B、Fe2O3和B0.44C1.41Cr3等晶相,其晶粒尺寸在60 nm左右,非晶相含量减小,并且涂层的硬度和耐磨性得到提高。然而,在1023 K热处理条件下,Fe基非晶涂层几乎全部晶化,晶粒已经长大到微米级,涂层表面出现了大量裂纹,其耐磨性能显著降低;(3)盐雾腐蚀试验表明:Fe基非晶涂层主要发生缝隙腐蚀,腐蚀主要产生于涂层孔隙位置;(4)磨损实验结果表明,磨损主要以涂层粒子的断裂和脱落、以及硬质颗粒犁削为主。通过对Fe/Mo复合涂层研究发现,由于Mo基合金具有自粘性能和良好导热性能,随着Mo基合金加入量的增加,复合涂层孔隙率降低,结合强度提高了10 MPa。磨损过程中,Fe/Mo复合涂层中粒子断裂和脱落显著减少,耐磨性能显著提高。由于涂层致密度提高,缝隙腐蚀几率降低,随着Mo基合金量的增加,Fe/Mo复合涂层在NaCl溶液中的腐蚀电流密度显著降低。对Fe基非晶涂层进行激光重熔处理后,Fe基非晶涂层中的孔隙得到消除,熔池深度达到涂层厚度,涂层与基体间产生冶金结合。激光重熔层中有较多晶化相形成,透射电镜下观察到晶粒分布在非晶基体中。尽管重熔层在凝固后有极其细小的气孔和少量裂纹产生,但相比等离子喷涂涂层,重熔层在NaCl和HCl溶液中的腐蚀电流密度降低了约20倍,说明孔隙率降低对涂层耐腐蚀性能提高的影响明显超过了非晶含量降低的影响。在干摩擦条件下,激光重熔层的磨损机制转变为单一的磨粒磨损。激光重熔Fe/Mo复合涂层的研究表明:Mo基粒子与Fe基粒子得到完全融合,复合涂层中的孔隙完全消除,重熔层组织致密度提高。激光重熔Fe/Mo复合涂层XRD图谱中出现了明显的晶化峰。激光重熔Fe/Mo复合涂层中Mo和Ni等促进形成稳定钝化膜的元素含量的提高,以及涂层中孔隙的消除,使得其在NaCl和HCl溶液中极化曲线上出现了明显的钝化区,且具有较低的维钝电流密度,重熔层耐腐蚀性能显著提高。