随着汽车工业的快速发展,能源和环境污染问题变得越来越严峻。通过减轻汽车的重量和提高燃油经济性,可以有效地降低汽车的能耗,并且起到保护环境的效果,因而各国的汽车生产企业和科研机构都在进行相关的研究。国际权威机构发布的研究报告指出燃料中超过一半都被汽车自重所消耗,更有研究机构指出汽车自重每减轻10%,燃油的消耗也可相应减少十分之一以上。发动机不但是汽车上非常重要的部件之一,而且也是重量最大的零件之一,在汽车行业中超过一半以上的车辆均采用铝合金材料来制造发动机。虽然使用铝合金材料制造的发动机使得汽车重量减轻的程度很大,但其无法满足缸体高耐磨性这一技术要求,通常采用嵌入铸铁缸套或者采用高硅铝合金作为缸体的材料,但两者都存在很多技术上不足。在铝合金缸体内壁上利用电弧热喷涂技术制备出厚度大约在200-300μm之间的涂层,增加的重量几乎可以忽略,可以灵活选择喷涂所使用的丝材,喷涂和机械加工可以在缸体内壁上依次进行,精度也有保障,成本也很低。为了在铝制发动机缸体内壁制备出致密、均匀、与基体结合强度高、高耐磨的涂层,首先设计并制造研制出可用于发动机缸体内表面喷涂的专用热喷涂枪体,该枪体可以完成旋转喷涂功能,并能保证喷涂层的结合性能和喷涂质量。将选用的4Cr13、65Mn和08Mn2Si铁基丝材喷涂到基本表面,利用金相显微镜和扫描电子显微镜,观察并分析涂层的组织结构和形貌特征,并借助能谱(EDS)分析和XRD图谱分析,得出涂层中所含元素的特点及所含物相的成分。采用DPT-5着色渗透剂和吸附介质(显像剂),观察液体在涂层孔隙中渗透情况,从而得出涂层中孔隙结构的分布及形貌。利用ImageJ软件得出孔隙轮廓图片并计算出各涂层的孔隙率,然后利用MMU-5G材料端面高温摩擦磨损试验机在干湿环境下,采用不同应力,进行耐磨性试验并与灰铸铁对比,得出涂层的失重量、销的失重量、涂层摩擦系数、涂层磨痕金相图,结合涂层组成物质特点、孔隙结构特点及孔隙率进行涂层耐磨性分析,通过分析得出涂层硬度、涂层中的孔隙结构、孔隙率的大小、孔隙的分布状况等与涂层摩擦磨损性能之间的关系,并与建立的涂层数据模型进行对比验证。实验结果表明,涂层的结合强度与涂层的孔隙率和氧化物占比有关。涂层的结合强度与涂层中氧化物含量以及涂层的致密度成正比关系。在干摩擦条件下,显微硬度最大的65Mn涂层的磨损量最小,而显微硬度最小的08Mn2Si涂层磨损量最大。涂层中氧化物的含量决定了涂层的摩擦性,涂层中的氧化物具有明显的润滑作用,从而增加了涂层的耐磨性,涂层中氧化物的含量越高,摩擦过程中涂层表面形成的润滑膜越完整,涂层的摩擦系数越小。在浸油摩擦条件下,孔隙率及孔隙结构的分布决定了涂层的摩擦性。与表面连通孔隙在摩擦过程中油液进入孔隙中,在摩擦时储存的油液不断的输送到摩擦界面,从而起到了减摩的作用。由此得出结论,自制的内孔喷枪可以实现铝制缸体内壁的涂层的制备,涂层制备中粒子堆垛出现的孔隙结构,在缸体实况工作中,可以起到很好的减摩作用。因此利用电弧热喷涂技术在铝制发动机内壁制备耐磨涂层,可以取代在铝制缸体内嵌入铸铁缸套或者采用高硅铝合金作为缸体的方法,同时为内燃机铝制发动机缸体内壁耐磨涂层的制作提供了理论参考。