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镁合金是最轻的金属结构材料之一。近几年来,随着镁合金熔炼和制造技术的改进和发展,其应用的潜力巨大。金属材料失效多发生于表面,镁合金由于化学性质活泼,表面改性困难,表面失效现象尤为突出。纳米材料具有优良的力学性能和独特的组织结构,使得在镁合金表层制备同时具有耐腐蚀性和耐磨性的合金层成为可能,为镁合金表面强化带来了新的契机。本文在对多功能超音速火焰喷涂(KY-HVO/AF)系统进行了改进的基础上,使其送粉系统能够输送大尺寸硬质微粒,并通过调整混合燃气中氮气与氧气的比例,改变焰流的温度,最终成功的在改进后的HVOF系统上获取了一种全新的超音速微粒——低温HVOF超音速微粒(HVOF—SMB)。利用该超音速微粒对稀土镁合金进行了纳米化处理,并对影响镁合金表面纳米化工艺的主要因素进行了优化,创造了一种新的表面纳米化工艺。优化的工艺参数如下:轰击距离为300mm,轰击微粒粒径为0.5mm,轰击时间为220s。微观组织显示,在镁合金表层发生了强烈的塑性变形,表层硬度明显提高,约为基体的两倍,提高了镁合金表面的耐磨性。自表面至基体硬度呈梯度递减,各变形区域没有明显的界面。TEM和HRTEM对纳米化层晶粒细化机理进行了分析,表明晶粒细化在低应变区位错滑移形成位错墙(DDWs)和位错纠缠(DTs)以及变形孪晶的协调形变,在高应变区动态再结晶(DRX)和位错运动形成了随机取向的纳米晶。温度对镁合金表面纳米晶长大密切相关,300℃时变形孪晶转变成退火孪晶,纳米晶长大,稳定性较差,纳米化层为热扩散提供了良好的通道,有效地提高了扩散的效率,在镁合金表层形成了约30μm的Mg和Al的合金层,对镁合金表面耐蚀性的提高有所改进。