热喷涂作为表面工程领域里应用最多的技术之一,具有施工灵活,实用性强,应用面广,生产效率高等特点,在防腐、耐磨等领域得到广泛运用。但热喷涂涂层与基体结合方式一般是机械结合,很容易发生涂层剥落,限制了热喷涂技术的应用。为了提高涂层和基体的结合强度,本文采用复合铸造的技术来实现基体和涂层之间的冶金结合。首先通过热喷涂技术在型芯表面喷涂一层涂层,将熔融的金属液浇注到模具中实现涂层和基体的结合,该方法改变了传统热喷涂工艺先有产品本体后有喷涂层的观念束缚,为涂层和基体的连接提供了一种全新的思路。本文通过控制基体材料、预处理、铸造过程和后处理工艺,研究界面的结合情况,得到如下结果和结论:①通过固液复合铸造的方法,成功制备出了具有冶金结合界面的Al/Al、Al/A356和Al/AZ91复合铸件,说明该方法具有可行性并可应用于多种材料。②铝涂层表面氧化膜对界面的结合有重要的影响。在铝基体和铝涂层液固复合的过程中,该氧化膜将阻碍界面间的润湿,对涂层进行表面处理破碎这层氧化膜将促进界面生成冶金结合界面。在镁合金基体和铝涂层液固复合过程中,镁合金液可以与氧化膜发生反应而破碎该氧化膜,实现界面间的润湿,形成冶金结合界面。③界面两侧的元素对基体与涂层的结合产生重要的影响。和纯铝基体相比,A356基体中Si、Mg元素降低界面间的润湿角和合金熔点,促进界面的冶金结合,并在界面形成一个过渡区域。AZ91熔液中Mg可与铝涂层表面氧化物反应,并进行相互扩散,在界面形成三个扩散层,实现冶金结合。④随着浇注温度的升高,涂层和基体的结合方式由机械结合逐渐转化为冶金结合。一方面,温度的升高有利于界面间的润湿,另一方面,升高温度可增加界面间液固复合的时间,促进界面间发生熔合和扩散作用。⑤对于机械结合界面,热处理难以改变其结合状态。对于冶金结合界面,热处理可使基体组织更加细小,涂层和基体组织过渡更加平缓,增加扩散区域宽度。⑥对冶金结合界面的组织和成分进行了观察分析。纯铝涂层存在大量的片层状氧化物,这些氧化物之间的组织与纯铝基体一致并连为一体。铝涂层与A356的结合界面出现一个过渡区域,该区域组织比较细小。铝涂层和AZ91界面出现三个扩散层,这三个扩散层分别为Al12Mg17+?(Mg)、Al12Mg17和Al3Mg2+氧化物。⑦涂层和基体的结合机制可分为三个过程:润湿、熔合和扩散、渗透。润湿是实现冶金结合的先决条件,涂层表面状态、元素、温度等因素将影响界面润湿角。熔合和扩散将决定界面过渡层的宽度,温度和界面元素是主要影响因素。涂层喷涂工艺影响涂层孔隙率,使金属液渗透到涂层中。