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本文采用大气等离子喷涂制备了纳米结构的Al2O3-3TiO2涂层。利用XRD、SEM和TEM对涂层显微结构进行了表征,并测定了涂层某些机械性能。实验结果表明,二氧化钛相从纳米涂层中消失;纳米涂层含有大量等轴α-Al2O3颗粒,粒径大约为150～500nm。与常规涂层相比,纳米涂层的结合强度和抗裂纹扩展力得到明显改善,分别提高33%和80%。纳米涂层力学性能的改善与二氧化钛相的消失和等轴纳米α-Al2O3颗粒的存在有关。