使用大气等离子喷涂技术（APS）在Q235钢基体上通过正交实验制备了NiGrAl过渡涂层,采用单因素法制备了微米Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层,通过对NiGrAl过渡层和Al₂O₃-13wt%TiO₂陶瓷涂层的形貌和性能的检测,优化了复合涂层结构。研究结果如下:（1）NiGrAl涂层表面细小孔洞是由于熔滴在与涂层碰撞时交叠形成的,没有明显的裂纹和贯穿涂层的孔洞,电流过高粉末粒子在等离子焰流中加热过度,当到达基体或者涂层表面时容易烧结,对涂层的形成无益。通过正交实验以涂层划痕实验的附着力为评价准则,发现影响NiGrAl涂层喷涂工艺主次因素依次为电流、送粉速率、喷涂次数。涂层厚度可能主要与喷涂次数和送粉速率正相关。综合正交试验结果和涂层厚度,电流350A,送粉速度53g/min,喷涂2次是较佳的喷涂NiGrAl涂层工艺参数。NiGrAl涂层的维氏硬度平均值在同一横截面深度处为325HV,沿涂层截面厚度方向硬度值基本不变,表明涂层组织结构比较致密有利于Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层的结合。（2）电流影响粉末粒子的熔融状态,电流过高粉末粒子发生过烧,电流过低会导致粉末粒子不能充分熔化。熔化越充分且未过烧的熔滴堆叠的涂层越好,喷涂电流为450A Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层表面质量较好。氩气流量主要是影响粉末粒子的速度和在等离子焰流中停留的时间,当氩气流量较高时,熔滴获得的动能较大;氩气流量较低时熔滴获得的动能较小。当熔滴与基体发生碰撞时,速度过大会导致形成的涂层内部应力较大,容易产生裂纹;速度较小时由于能量较小会导致熔滴不能充分发生形变而产生较多的孔隙。微米Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层由于喷涂工艺呈现典型的层片结构,涂层中存在孔隙和裂纹无法避免。喷涂Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层的最佳工艺参数是电流为450A、氩气流量1800L/h。（3）在Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层形成过程中部分α-Al₂O₃转化为非稳定相γ-Al2O3,锐钛矿型TiO₂一部分转化为稳定的金红石型TiO₂,还有一部分氧化铝和氧化钛发生化学反应生成Al₂TiO₅相。在氩气流量不变时,电流增加会导致α-Al2O3相减少。在划痕试验中电流过高和氩气流量较大时,划痕内部出现明显的脆性断裂裂痕,主要是由于涂层内部残余应力加大,在施加压力时发生破坏导致出现脆性断裂。Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层平均硬度最大值为1295HV。通过粘结拉伸试样断口SEM和EDS分析,断裂位置是Al₂O₃-13wt%TiO₂涂层内部之间的断裂,表明涂层失效,涂层的结合强度为23.2MPa。（4）经过优化后的复合涂层表面形貌比较致密,涂层截面厚度均匀,约为300μm,涂层硬度均值是1307.9HV。涂层中物相成分主要是α-Al2O3,γ-Al₂O₃,Al₂TiO₅和少量的金红石型TiO₂。且优化后的涂层中的α-Al₂O₃含量增多导致涂层硬度和耐磨性能得到提高。（5）冲蚀角度较小时,涂层的破坏主要是由于靶材的切削应力,当角度增大时,由于脆性材料塑性形变小,主要裂纹的扩展导致脆性断裂,在冲蚀角度90°时冲蚀磨损最为明显,切削作用减弱,脆性断裂现象最为明显。