镁及其合金是在工程应用中密度最低的金属结构材料,具有高比强度、高阻尼、电磁屏蔽以及优良的铸造性、切削加工性和易于回收等优势,在汽车、电子、航空航天、医疗卫生和国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景,被誉为“二十一世纪绿色工程材料”。但是,由于镁具有很高的化学活性,在一般大气环境中就能够发生腐蚀破坏,从而严重制约了镁及其合金材料在工业实践中的应用。在影响镁合金腐蚀性能的诸多因素之中,过渡族金属(如:铁、镍和铜)杂质对镁的腐蚀具有显著的促进作用。但是,通常这些元素在镁基体中的含量极低(ppm量级,1ppm=1mg/L),通过采用常规试验手段无法完整观测此类杂质颗粒在镁腐蚀过程中的进化过程,从而导致至今尚无完备理论解释杂质粒子对镁腐蚀作用的促进机制以及有效的防护措施。因此,为弥补上述研究不足,本文选用含铁杂质纯镁作为研究对象,研究不同铁杂质含量对纯镁在中性NaCl溶液中腐蚀速率的影响,并针对这一特性开展镁的表面缓蚀与防护研究。为研究铁杂质含量对镁腐蚀速率的影响作用,选用两种铁杂质含量不同(即:54ppm和342ppm)的纯镁样品进行试验,在分析铁杂质在纯镁中存在形态的基础上,采用析氢试验的方法对比研究了两种纯镁材料在中性NaCl(0.5wt.%)溶液中的腐蚀速率。通过前期试验验证,筛选出四种有机缓蚀剂(即:富马酸,苯甲酸,3-甲基水杨酸和2,5-吡啶二羧酸),并通过析氢测试的方法研究在不同浓度时四种缓蚀剂的缓蚀效率。依据电化学测试(交流阻抗谱和动电位极化曲线)结果,分析不同缓蚀剂分子对镁腐蚀动力学及其表面腐蚀产物层的影响。试验结果表明:当纯镁基体中铁杂质含量从54ppm上升到342ppm时,材料的腐蚀速率提高近10倍;四种有机缓蚀剂能够有效抑制镁的腐蚀,且缓蚀效率随溶液中缓蚀剂浓度增加而升高,0.05M为所选缓蚀剂的理想浓度值;缓蚀剂使镁腐蚀过程中的开路电位产生不同程度偏移,但没有从根本上改变富铁纯镁的腐蚀动力学行为。为解释镁基体中富铁颗粒对镁腐蚀行为及其对缓蚀剂分子在镁表面吸附作用的影响,结合金相学原理与透射电子显微镜(TEM)分析了富铁杂质在纯镁中的形成及其中微量硅元素存在的机制。采用开路电位法和扫描开尔文探针力显微镜(SKPFM)分别研究富铁纯镁在含有三种高效特征缓蚀剂(即:富马酸,3-甲基水杨酸和2,5-吡啶二羧酸)溶液中浸泡过程中开路电位以及浸泡前后富铁颗粒的Volta电位变化的趋势。阐明富铁纯镁在3-甲基水杨酸溶液中的典型腐蚀形貌特征,利用聚焦离子束(FIB)对这些腐蚀特征进行原位切割,揭示不同腐蚀特征处富铁颗粒的存在状态,并结合表面成分检测技术提出不同缓蚀剂在镁表面的吸附与缓蚀机制。为拓宽缓蚀剂的应用范围,提出一种缓蚀剂与涂层技术相结合的表面防护技术。使用具有疏松多孔结构的微弧氧化层作为载体存储缓蚀剂。研究微弧氧化能量参数(即:频率、占空比、电流强度和制备时间),和不同浓度电解液添加颗粒(羟基磷灰石,HAp)对微弧氧化层厚度和表面孔隙率的影响。结果表明:电流强度和制备时间对微弧氧化层厚度和孔隙率起到决定性作用,在保证其它参数不变的前提下,延长制备时间或增加电流强度能够提高膜层厚度和表面孔隙率。另外,向电解液中添加微纳米级羟基磷灰石颗粒能够降低微弧氧化层厚度及其表面孔隙率。利用UV-VIS-NIR技术对比研究厚度和孔隙率不同的微弧氧化膜层携带缓蚀剂量的差异,并指出:提高微弧氧化层厚度和表面孔隙率能够提高膜层的缓蚀剂携带量,并且在无超声扰动时缓蚀剂能够从氧化层中缓慢释放。使用环氧树脂成分对存储缓蚀的微弧氧化层进行封孔处理,制备出一种具有主动腐蚀防护功能的复合涂层。揭示主要浸涂参数对树脂层厚度及其表面致密性的影响。分别采用电化学、盐雾试验和微区电化学测试等腐蚀测试手段研究复合涂层在中性NaCl环境中的腐蚀破坏行为及其主动腐蚀防护机制。研究结果表明:环氧树脂能够在浸涂过程中通过表面孔洞特征进入微弧氧化层中,增加浸涂次数和延长样品在极限位置处的延迟时间能够提高样品表面致密度,进而提高涂层在中性NaCl溶液(3.5wt.%)浸泡或盐雾(5wt.%)环境下的腐蚀防护特性。分别采用拉拔测试和球-盘摩擦测试研究涂层结合强度和在不同接触载荷工况下(即:5N和10N)的摩擦磨损情况,并结合不同层材料的机械性能特性揭示复合涂层的摩擦破坏机制。综合上述试验结果表明:经参数优化后,复合涂层可实现优良的腐蚀和摩擦抵抗能力,满足一般工业领域对涂层的需求。