本文利用大气等离子喷涂技术（APS）在20g钢表面分别制备了NiCoCrAlY，ZrO₂，Al₂O₃以及ZrO₂-Al₂O₃复合涂层，采用X射线衍射（XRD）、电子探针（EPMA）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等检测方法研究了涂层的微观组织结构、表面形貌及耐磨性，并探讨了涂层的耐磨机制。试验表明，等离子喷涂NiCoCrAlY涂层主要由γ-Ni基固溶相、Ni₃Al、NiAl相和部分非晶相组成。涂层中存在Ni₃Al有利于提高涂层的高温性能，非晶组织分布在晶界处有利于提高涂层的强度。涂层内部存在微晶区域和柱状晶组织，这有利于提高涂层的整体力学性能和抗热震性能。涂层组织呈典型的层状结构，存在少量裂纹和孔隙等缺陷。涂层内部元素分布基本均匀，只有Al元素在喷涂过程中易被优先氧化，在涂层中的片层间形成氧化物膜。涂层与基体之间结合良好。NiCoCrAlY涂层的显微硬度不高，大约378HV_0．1，虽然将基体表面硬度提高不少，但耐磨性能还比较差。涂层的磨损机制以片层剥落为主，同时伴随着轻微的犁沟磨损。等离子喷涂ZrO₂涂层主要由t’-ZrO₂、t-ZrO₂和c-ZrO₂相组成，t’相具有良好的高温相稳定性，能够保证涂层具有良好的耐高温性能。因为涂层中未熔和半熔颗粒较多，涂层中的孔隙、微裂纹等疏松组织明显多于NiCoCrAlY涂层。涂层内存在层间裂纹，与粘结层结合也不是很好。ZrO₂涂层的平均硬度为772 HV_0．1，较NiCoCrAlY涂层有较大提高，但是由于疏松组织和层间裂纹较多，涂层的耐磨性能也不够理想。其磨损机制以微观剥落为主，并伴有轻微的犁沟磨损。等离子喷涂Al₂O₃涂层主要由α-Al₂O₃，γ-Al₂O₃和β-Al₂O₃相组成，其中α-Al₂O₃为稳定相，γ-Al₂O₃和β-Al₂O₃相为亚稳定相。Al₂O₃颗粒的成形性要好于ZrO₂，呈明显的片层结构，但仍可以观察到未熔颗粒和疏松组织。涂层内各层之间结合紧密，存在少量裂纹，涂层与粘结层结合较好。Al₂O₃涂层硬度是四种涂层中最高的，达到864HV_0．1，大大提高了涂层的耐磨性，磨损机制主要是脆性疲劳引起的微观剥落。等离子喷涂复合涂层中相组成比较复杂，既含有α-Al₂O₃，γ-Al₂O₃相还含有t’-ZrO₂，t-ZrO₂和c-ZrO₂相以及少量的m相，少量m相的存在对涂层性能是有益的。涂层内部也存在微晶区，有利于提高涂层的综合力学性能。复合涂层可以将Al₂O₃良好的成形性和高硬度与ZrO₂的韧性结合起来，提高涂层的综合性能。涂层表面凹凸不平，但疏松、孔洞等缺陷明显少于ZrO₂涂层，涂层中ZrO₂和Al₂O₃以层状交错致密结合，涂层与粘结层之间结合良好。复合涂层平均硬度为783HV_0．1，稍高于ZrO₂涂层，其耐磨性明显优于ZrO₂涂层。复合涂层磨损机制是微观剥落。