随着国民经济的高速发展,我国的油气对外依存度持续提高,而非常规油气的开采能够有效缓解我国油气资源的紧张局面,保障我国能源安全。封隔器投球滑套多级压裂技术是非常规油气开采的核心技术之一,投球滑套中可溶镁合金球座的规模化应用是提升我国非常规油气开采技术的重要途径。然而,在异常苛刻的井下环境中,可溶镁合金球座不仅面临高温高压地下水和压裂液的腐蚀,而且面临携砂压裂液的冲蚀磨损,所以可溶镁合金球座会遭受严重破坏,致使压裂作业无法进行。为了解决可溶镁合金球座表面防腐与抗冲蚀磨损两个瓶颈问题,本论文采用超音速火焰喷涂技术在可溶镁合金表面制备了高结合强度、耐腐蚀和抗冲蚀磨损的铁基非晶涂层。本论文首先研究了喷涂工艺,如氧气流量和煤油流量,对铁基非晶涂层微观组织与性能的影响规律,通过引入Ni60中间过渡层调控铁基非晶涂层/可溶镁合金非互溶界面,并揭示了界面结合机制。研究结果表明,铁基非晶涂层主要由非晶层片和层片间非晶氧化物组成,但涂层中也存在少量晶化层片、孔隙和未熔颗粒等缺陷。氧气流量和煤油流量主要通过孔隙率与非晶含量影响铁基非晶涂层的各类性能。孔隙率的升高会显著恶化铁基非晶涂层的硬度、结合强度和耐蚀耐磨性,而非晶含量的下降只会降低铁基非晶涂层的耐蚀性。当氧气流量为53.8 m3/h,煤油流量为26.5 L/h时,铁基非晶涂层的各类性能最佳。添加厚度为150 μm的Ni60中间过渡层会略微降低铁基非晶涂层的致密性、非晶含量、硬度和耐蚀耐磨性,但却可以显著提高铁基非晶涂层的结合强度（56.9MPa）。在超音速火焰喷涂过程中,由于金属熔滴携带的热量以及金属熔滴对基材的撞击,金属熔滴/基材界面处容易形成短促且微小的熔池。界面元素在这些熔池中发生扩散,金属熔滴/基材界面形成局部冶金结合。因此,涂层结合强度的提高主要是由于铁基非晶涂层/可溶镁合金非互溶界面被局部冶金结合的Ni60中间过渡层/可溶镁合金界面和铁基非晶涂层/Ni60中间过渡层界面所取代。在优选制备工艺的基础上,本论文研究了 KCl浓度、pH值、温度和压力对可溶镁合金表面铁基非晶涂层腐蚀行为的影响规律,揭示了铁基非晶涂层的腐蚀机理。结果表明,由于钝化膜致密性的下降,铁基非晶涂层的耐蚀性和抗点蚀性能随着Cl-离子浓度、H+离子浓度、OH-离子浓度、温度和压力的升高而降低。高温高压下,由于钝化膜的不均匀和电位差的存在,铁基非晶涂层中晶化层片和层片间区域容易腐蚀,它们与涂层固有孔隙相互连接形成贯穿整个涂层的腐蚀通道,导致涂层失效。为了进一步提高铁基非晶涂层的耐蚀性,采用环氧树脂对铁基非晶涂层进行有机涂覆。有机涂覆可以有效阻碍腐蚀溶液向涂层内部渗入,显著提高铁基非晶涂层的耐蚀性,延长铁基非晶涂层的服役寿命。在90℃的3 wt.%KCl溶液中,有机涂覆的铁基非晶涂层可为可溶镁合金基材提供长达300 h的腐蚀保护,明显优于未有机涂覆的铁基非晶涂层（203 h）。本论文研究了冲蚀角、泥浆流速和泥沙含量对可溶镁合金表面铁基非晶涂层冲蚀行为的影响规律,揭示了铁基非晶涂层的冲蚀磨损机理。结果表明,铁基非晶涂层的冲蚀磨损速率随着冲蚀角的增加先增大后减小;冲蚀角为60°时,涂层的冲蚀磨损速率最大。在低冲蚀角（＜45°）下,铁基非晶涂层的冲蚀磨损以切削和层片脱落为主;当冲蚀角为45°～60°时,涂层的冲蚀磨损以层片断裂和层片脱落为主;在高冲蚀角（＞60°）下,涂层的冲蚀磨损以变形磨损和层片脱落为主。铁基非晶涂层的冲蚀磨损速率随着泥浆流速的增加而持续增大,但随着泥沙含量的增加而先增大后减小。泥沙含量存在一个临界值（15 wt.%）,超过临界值时冲蚀磨损速率因“屏蔽效应”反而降低。当冲蚀角为30°时,可溶镁合金基材的冲蚀磨损以切削为主,铁基非晶涂层的抗冲蚀性能约为可溶镁合金基材的4.16倍。最后,本论文研究了不同KCl浓度和温度下涂层/可溶镁合金基材的电偶腐蚀行为,数值模拟了可溶镁合金球座的腐蚀降解过程,评估了可溶镁合金球座的降解时间。结果表明,压裂作业时,压裂球在高压流体的作用下挤压可溶镁合金球座锥面,导致锥面变形与涂层破裂。涂层失效后,铁基非晶涂层、Ni60中间过渡层和可溶镁合金基材组成三金属偶对,发生电偶腐蚀。在腐蚀过程中,可溶镁合金基材因其较低的腐蚀电位始终作为阳极,铁基非晶涂层和Ni60中间过渡层始终作为阴极,可溶镁合金球座的腐蚀降解从涂层破裂处开始并逐渐向内部扩展。随着KCl浓度和溶液温度的升高,可溶镁合金的自腐蚀速率和电偶腐蚀速率增加,可溶镁合金球座的腐蚀速率显著提升,降解时间缩短。降解时间的评估可为压裂施工提供一定的理论指导。