镁及镁合金密度低,比强度、比刚度、比弹性模量高,又具有优异的铸造性能和切削加工性能等诸多优点,因而被广泛应用于汽车、自动化、航空航天、医疗器械、生物材料等多种领域。但是过低的标准电极电位及疏松多孔的表面氧化膜使镁及镁合金在潮湿的环境中极易被腐蚀。如何提高镁及镁合金的耐腐蚀性能、延长其制品的使用寿命,已经成为材料研究领域的热点问题。本文采用低压冷喷涂方法在镁合金表面制备了石墨烯/铝基复合涂层和Al₂O₃-石墨烯多相增强复合涂层。采用SEM、XRD、Raman等手段对涂层的微观形貌、界面结构、成分和组织等进行了表征和分析,研究了所制备的各类涂层在腐蚀环境中的耐蚀特性,以及在室温环境下的摩擦磨损行为。论文的主要工作如下:1、通过原位还原法制备出石墨烯包覆铝复合粉体,采用低压冷喷涂技术将所制备的粉体喷涂至AZ31B镁基体表面,形成石墨烯/铝基复合涂层。涂层界面分析表明,与纯Al涂层相比,石墨烯/铝基复合涂层中的铝颗粒变形更为充分,涂层更加致密,孔隙率降低80%以上;涂层的硬度提高了40%;在3.5wt.%Na Cl溶液中浸泡时间延长将近3倍,耐蚀性增强的主要原因是由于其结构致密化的改善。此外,摩擦磨损试验结果表明石墨烯/铝基涂层比纯Al涂层具有更高的耐磨性能。2、在上述工作的基础上,将20wt.%Al₂O₃与石墨烯包覆铝粉体混合,并改变包覆铝粉的石墨烯含量,通过低压冷喷方法在AZ31B镁合金表面制备出不同成分配比的Al₂O₃-石墨烯/铝基多相增强复合涂层。腐蚀性能测试表明,多相增强的复合涂层具有良好的耐蚀性和较强的再钝化能力,在腐蚀环境中耐浸泡时间至少20天以上,通过阻抗谱电阻拟合发现该复合涂层拟合值更高。这是因为Al₂O₃在冷喷涂过程中使复合涂层的致密度更高,并且复合涂层中石墨烯的存在使纯Al涂层纵向点蚀机理转变为切向表面腐蚀,从而对基体产生更强的保护作用。3、在室温条件下研究了多相增强复合涂层的摩擦磨损行为,结果表明,在不同载荷下,石墨烯含量为0.2wt.%G的多相复合涂层的摩擦系数均比纯Al涂层更低,并且表现出不同的磨损机理。在试验过程中纯Al涂层产生大量的磨屑,磨痕宽度大,表现出严重的磨料磨损现象;而含0.2wt.%G复合涂层磨痕表面光滑,无明显犁沟与磨屑生成,磨痕宽度更小,表现出轻微的黏着磨损。表明石墨烯的自润滑性能能够提高基体的耐磨性能。