等离子喷涂作为制备耐磨、耐腐蚀、耐高温、隔热等陶瓷涂层的重要技术，已在航天航空、武器装备制造、冶金、石油化工、能源等领域得到了广泛的应用。然而陶瓷材料因拥有高硬度、高强度的特性而丧失了诸如高分子和金属的塑韧性。在冲击载荷作用的环境下，陶瓷涂层表面应力集中容易产生裂纹导致涂层过早碎裂、剥离，防护能力大幅下降。近期有学者研究发现，热喷涂涂层典型的层状结构与高强韧性的珍珠层的微观结构极其相似，向陶瓷粒子层间浸渗入环氧树脂可以显著提高陶瓷涂层的断裂韧性和抗弯强度。
基于此多层增韧结构的启发，本文拟选用界面相容性好的金属与氧化铝陶瓷复合，采用等离子喷涂工艺将混合粉末共沉积形成多层增韧的复合陶瓷涂层。首先在确立适合于等离子喷涂的粉末体系的基础上，研究等离子喷涂工艺对Al复合制备金属陶瓷涂层组织结构的影响规律，并进一步研究Al2O3系（包括纯Al2O3和AT40）复合涂层的物化性能和力学性能，包括硬度、断裂韧性，耐腐蚀性，耐磨损性以及抗冲击性能。揭示了等离子喷涂工艺制备结合良好的致密陶瓷复合涂层的可行性，为制备性能优越的陶瓷涂层提供理论依据。
通过组织结构表征发现，复合涂层组织结构致密，粒子层间结合良好，金属Al均匀地分布在陶瓷相中，形成很好的桥联作用。虽然金属的添加使陶瓷涂层的硬度小幅度降低，但断裂韧性却明显提高。10%Al-Al2O3涂层的断裂韧性可达3.1　MPa·m1/2，10-30%Al-AT40涂层断裂韧性分布在1.62-2.93　MPa·m1/2区间，表现出与Al含量成线性正相关的趋势。Al-Al2O3涂层表面的实际残余应力远低于理论值，验证了金属形变释放层间应力的预想。Al-Al2O3涂层的冲蚀磨损率高于Al2O3涂层，说明金属的添加降低了陶瓷涂层的耐磨损性能。Al-AT40涂层的开路电位为-0.7　V，远高于镁基体与AT40陶瓷喷涂Mg合金的开路电位，金属Al与AT40的复合实现了封闭金属陶瓷涂层贯通孔隙的致密化效应，从而实现了基于等离子喷涂态涂层实现金属基体的腐蚀完全防护。落锤试验试验表明，随着Al含量的增加，因陶瓷涂层的韧性显著提高，破坏机制从脆性断裂转变为与基体的协同塑性变形。
结果表明：通过选取合适的金属、陶瓷喷涂材料，经等离子喷涂后可得到层间结合非常致密的涂层，该结果对改善陶瓷涂层的断裂韧性、耐腐蚀性、结合强度十分有利。本文研发的高性能金属陶瓷复合涂层对机械部件的改性修复与强化提供了新的技术方案，对增强部件的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击性能和提高使用寿命具有重要的意义。