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燃煤发电是我国主要的火力发电方式，由于动力煤中含有较高的硫等有害杂质，会造成煤粉炉热交换器管高温氧化和腐蚀，导致火电厂非计划停运。因此，针对炉管保护的研究具有重要的工程和经济前景。本文研制了新型Fe-Cr系电弧喷涂粉芯丝材，探讨了雾化气体、B元素对喷涂过程中熔融粒子氧化的控制作用，并系统研究了几种合金元素的添加对Fe-Cr系涂层的组织结构、抗高温氧化及高温腐蚀性能的影响，为燃煤电站锅炉管道防护涂层的研制提供了理论依据。 对比研究了不同Cr含量的Fe-Cr涂层与商用Ni-Cr-Ti(TAFA45CT)涂层的组织结构，以及650℃高温氧化及高温腐蚀行为。发现Cr含量对高温氧化和腐蚀后Fe-Cr涂层表面生成的氧化层的构成有显著影响，当Cr含量较低时，涂层的氧化和腐蚀速率kp较高，氧化层以疏松的Fe2O3为主;当Cr含量≥35 wt.％时，涂层的kp比低Cr含量涂层至少降低一个数量级，所生成的氧化层厚度也大幅度降低，并以较为致密的Cr2O3为主，有效地提高了涂层的抗高温氧化及腐蚀性能。研制的Fe-45wt.％Cr涂层的氧化和腐蚀速率kp均与Ni-Cr-Ti涂层处于同一数量级，表明其抗高温氧化及腐蚀性能接近于商用Ni-Cr-Ti涂层。喷涂态Fe-Cr合金涂层的显微硬度值为532.6-582.1 HV0.1，涂层中氧含量为11 wt.％左右，略高于Ni-Cr-Ti涂层中的氧含量(9.98 wt.％)。 研究了雾化气体、B元素对喷涂过程中熔融粒子氧化的控制作用，以及涂层中氧含量对喷涂层高温氧化性能的影响。发现采用N2作为雾化气体或在粉芯丝材中添加适量B元素，都可以显著降低喷涂层中氧的含量（约为2wt.％），并有效地提高了喷涂层的抗高温氧化性能。通过收集喷涂时产生的烟尘，揭示了B元素控制喷涂粒子氧化的机制为:喷涂过程中B元素优先生成B2O3并发生气化，保护了涂层中Fe、Cr元素不被大量氧化，从而减少了涂层中的氧含量。 研究了Al元素对Fe-Cr系电弧喷涂层组织结构和抗高温氧化及腐蚀性能的影响。发现Al元素的添加，可使喷涂态涂层中的氧含量从11 wt.％降至4wt.％左右，因为Al元素优先于Fe、Cr和B与空气中的氧气发生反应生成Al2O3，控制了粒子的氧化。Fe-Cr-Al(B)涂层经高温氧化和腐蚀后，由于Al元素在涂层中的分布不均匀，对高温下所生成氧化层的构成有较大影响，也影响了涂层的抗氧化和腐蚀性能。Al含量较低的扁平粒子，其氧化层以厚且疏松的Fe2O3为主;Al含量较高时，氧化层则以薄且致密的Cr2O3+Al2O3为主，并揭示了Fe-Cr-Al(B)电弧喷涂层的抗高温氧化和腐蚀机制。 基于Fe-Cr合金涂层，在粉芯丝材中加入Si和B元素，研究了Fe-Cr-Si-B电弧喷涂层的组织结构，以及高温氧化和高温腐蚀行为。相比Fe-Cr涂层，喷涂态Fe-Cr-Si-B涂层中氧含量显著降低至2wt.％以下，显微硬度有所提高(＞620HV0.1)。发现Fe-Cr-Si-B涂层表面生成的氧化层厚度大幅减薄，氧化层以Cr2O3+SiO2为主，能够显著降低氧化和腐蚀速率。因此，涂层的抗高温氧化和腐蚀性能显著优于对比的Fe-Cr涂层(25 wt.％Cr，30 wt.％Cr)，研制的Fe-Cr-Si-B涂层的氧化和腐蚀增重速率kp与Fe-40wt.％Cr涂层处于同一数量级。