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镁及镁合金以其轻质、高比强度和比刚度、良好的机械加工以及易于回收利用等优点，成为了21世纪最具发展前景的工程结构材料。然而，镁及镁合金的耐腐蚀性能差、抗磨损性能低等缺点严重制约其更广泛的应用和发展。近年来，随着热喷涂制备非晶纳米晶涂层和粉芯丝材制备技术的不断发展，使为镁合金提供优质防腐与耐磨双重功能的非晶纳米晶表面防护材料成为了可能。 本论文利用高速电弧喷涂技术高效、稳定和快速凝固的特性，结合块体铝基非晶态合金成分设计原则，自主研发了具有强非晶形成能力的铝基粉芯丝材，在镁合金表面制备了Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层，首次实现了铝基非晶纳米晶涂层的制备与成形一体化。通过正交优化设计，获得了最佳喷涂工艺参数，为镁合金表面提供优异防腐与耐磨双重功能的铝基非晶纳米晶涂层打下了坚实的基础。研究了铝基非晶纳米晶涂层的微观组织结构和常规力学性能，分析了涂层中非晶纳米晶形成机制，探讨了铝基非晶纳米晶涂层的防腐蚀性能和耐磨损性能，为铝基非晶纳米晶涂层在镁合金表面防护领域的应用提供了科学依据和理论基础。所取得的主要研究成果如下: 研制了直径为2mm的具有强非晶形成能力的两种铝基粉芯丝材。基于高速电弧喷涂技术快速凝固的优势，实现了铝基非晶纳米晶涂层的制各。通过正交优化实验，获得了最佳喷涂工艺参数:喷涂电压为34V，喷涂电流为140A，喷涂距离为200mm，空气压力为0.7MPa。此时制备的Al-Ni-Mm非晶纳米晶涂层的孔隙率为1.5％，显微硬度值可达HV0.1337，结合强度值为28.8MPa。且喷涂过程中，喷涂粒子的平均温度达到了2101℃，粒子平均飞行速度约为216m/s。并发现了Al-Ni-Mm非晶纳米晶涂层连续喷涂10遍时，涂层表面瞬时最高温度约为189℃（未超过镁合金工作极限温度）。这为铝基非晶纳米晶涂层在镁合金表面防护提供了质量保障。 研究了涂层的组织结构和力学性能。结果表明:两种铝基非晶纳米晶涂层的组织主要由非晶相和α-Al相、AlNi相、Al3La(Ce)相复合组成，不同之处在于Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层内含有微量Al13Co4纳米晶相。Al-Ni-Mm非晶纳米晶涂层内平均纳米晶粒大小约为24nm，非晶相含量约为18.6％，涂层组织均匀，结构致密，孔隙率约为1.5％;涂层的显微硬度、纳米硬度、弹性模量和结合强度值分别为: HV0.1337，4.87GPa，102.72GPa和28.8MPa;没有明显的玻璃转变温度，晶化温度为355℃。在Al-Ni-Mm非晶纳米晶涂层中添加Co元素后，使涂层非晶相含量略有下降(≈16.5％)，纳米晶粒大小在5-80nm范围内分布;涂层孔隙率有所下降(1.3％)，显微硬度、纳米硬度、弹性模量和结合强度值分别升至HV0.1350，4.91GPa，102.77GPa和30.2MPa;涂层晶化温度为384℃。与铝涂层相比，铝基非晶纳米晶涂层的致密度、硬度和结合强度分别提高了3倍、4倍和1倍，为铝基非晶纳米晶涂层在镁合金表面防护应用领域提供了理论基础。 采用中性盐雾加速腐蚀试验和电化学腐蚀试验（以质量分数为3.5％的NaCl溶液为腐蚀介质）研究了铝基非晶纳米晶涂层的防腐蚀性能。研究结果表明:铝基非晶纳米晶涂层在中性盐雾加速腐蚀试验中的腐蚀失效时间为铝涂层的1倍多;动电位极化曲线及拟合结果反映出铝基非晶纳米晶涂层存在钝化现象，其自腐蚀电流密度比铝涂层降低了两个数量级;两种铝基非晶纳米晶涂层的腐蚀失效形式相似，均以点蚀为主。分析认为，涂层内非晶相优异防腐蚀性能发挥了作用，且纳米晶粒尺寸小、活性强的特点促进了钝化膜的形成，这种非晶纳米晶共存的复合结构以及低孔隙率，使铝基非晶纳米晶涂层防腐蚀性能明显优于铝涂层。 探讨了铝基非晶纳米晶涂层在干摩擦条件下和质量分数为3.5％的NaCl腐蚀液里，振动频率为5Hz，振幅为5mm，摩擦时间为20min时的耐磨损性能。研究结果表明:干摩擦条件下，铝基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制主要表现为剥层磨损、磨粒磨损和氧化磨损，且当载荷为10N时，Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层相对耐磨性分别为基体和Al涂层的2倍和3倍以上。腐蚀介质环境里，在腐蚀与磨损交互作用下，铝基非晶纳米晶涂层的磨损失效机制表现为剥层磨损、磨粒磨损和氧化磨损;当载荷为10N时，Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层相对耐磨性分别约为基体和Al涂层的14倍和28倍，且表现出对腐蚀与磨损交互作用较强的抵抗力。 建立了材料设计-喷涂工艺-涂层组织结构-防腐与耐磨双重功能之间的关系，获得了优异防腐与耐磨双重功能的新型铝基非晶纳米晶涂层，为镁合金零件表面防护提供了重要的理论基础和材料支撑。