镁合金作为最轻的金属结构材料,具有广阔的应用前景。但是,镁合金的耐磨性和耐腐蚀性差,阻碍了其进一步的应用。采用微弧氧化、热喷涂等工艺在镁合金表面制备保护层,可以有效提高镁合金的性能,但是这些工艺或是工艺复杂或是对基体伤害较大。冷喷涂具有加工温度低、对热敏基体影响小的优点,可以在镁合金表面制备防护涂层。故本文采用冷喷涂技术在AZ91D镁合金表面制备Ni Cr Al涂层,并与等离子喷涂技术制备的Ni Cr Al涂层进行了对比研究,为在镁合金表面制备性能优异的镍基涂层提供一定的理论基础。本文主要对两种涂层的组织形貌、力学性能、耐磨性能和耐蚀性能进行对比研究。首先使用扫描电子显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜对两种涂层的显微结构和相组成进行了分析;其次使用显微硬度计和纳米压痕仪对两种涂层的力学性能进行了检测;然后使用点线式摩擦磨损试验机测试了两种涂层的耐磨性;最后使用电化学工作站和长期浸泡设备测试两种涂层的耐蚀性,结果表明:冷喷涂层中存在一些显微缺陷,但数量较少,没有观察到喷涂过程对基体造成明显的影响;而等离子喷涂层中存在大量的缺陷,涂层与基体的结合较为紧密,但是喷涂过程对镁合金基体造成了一定的影响。由于喷涂粉末成分较为简单,两种涂层的物相组成没有明显的差异,涂层主要物相为Cr1.22Ni2.88和Al Ni3;冷喷涂层主要由微晶区和混晶区组成,产生了较多的纳米晶,粒子边界有大量位错,粒子间结合紧密。相较于等离子喷涂Ni Cr Al涂层,冷喷涂Ni Cr Al涂层的显微硬度由400 HV0.1上升为650 HV0.1,提高了62.5%;弹性模量由205 GPa上升为450 GPa,提高了36.7%;断裂韧性由0.876 MPa·m1/2上升为1.273 MPa·m1/2,提高了45.3%;在冷喷涂Ni Cr Al涂层中存在高达80MPa的残余压应力。冷喷涂Ni Cr Al涂层具有比等离子喷涂Ni Cr Al涂层更好的耐磨性。在相同的磨损条件下,冷喷涂Ni Cr Al涂层的摩擦系数降低了16.2%,磨损体积减小了35.6%。冷喷涂Ni Cr Al涂层磨损机制以磨粒磨损为主,伴随少量疲劳磨损;等离子喷涂Ni Cr Al涂层磨损机制以疲劳磨损为主,伴随少量磨粒磨损。相较于等离子喷涂Ni Cr Al涂层,冷喷涂Ni Cr Al涂层具有更好的耐蚀性。冷喷涂Ni Cr Al涂层在酸性、中性和碱性溶液中浸泡1000 h后均没观察到明显的腐蚀现象。而等离子喷涂Ni Cr Al涂层在酸性和中性溶液中出现腐蚀坑和涂层脱落,但腐蚀程度较AZ91D镁合金基体明显减轻。在长期浸泡腐蚀后的电化学阻抗谱中,冷喷涂Ni Cr Al涂层容抗弧的直径增加明显,仍然具有良好的耐蚀性。