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在众多压电陶瓷材料中,钛酸钡（Barium titanate,BaTiO3）是一种重要的具有高介电性能和良好压电性能的无铅陶瓷材料,但陶瓷具有明显的脆性,这限制了其在很多场合的应用,陶瓷的韧化成了近年来陶瓷研究的核心课题。本文通过采用表面修饰和超声分散共同作用的方法,分别将碳纳米管（CNTs）与石墨烯（GNPs）均匀分散进BaTiO3粉体中,并利用等离子喷涂技术在45#钢基体表面制备了BaTiO3/CNTs复合陶瓷涂层和BaTiO3/GNPs复合陶瓷涂层,借助多种检测手段和分析方法对涂层的成分、组织结构、力学性能进行测试,采用微米压痕法表征涂层弹性模量与断裂韧性,探究增韧相对涂层的增韧机制,为实现压电陶瓷涂层在结构健康监测方面的实际研究与应用打下基础。最终的研究结果表明:（1）利用超声分散和表面修饰共同作用方法成功制备了BaTiO3/CNTs复合粉体和BaTiO3/GNPs复合粉体。通过对三种不同分散剂分散机理的探讨,发现SDS分散的复合粉体中由于CNTs表面上的SO42-和BaTiO3表面附着的-OH的化学键合作用,使CNTs稳定吸附于钛酸钡表面。（2）利用等离子喷涂技术制备四种不同CNTs添加量的BaTiO3/CNTs复合涂层。随着CNTs添加量的增加,涂层贯穿大裂纹与微裂纹逐渐减少,但孔隙明显增多;CNTs的增韧作用是随添加量的增加而增加,揭示其强化机理为CNTs桥接、CNTs伸出、CNTs拉断和裂纹偏转;当CNTs含量为3.0 wt.%,弹性模量继续增加但上升平缓,断裂韧性趋于稳定,说明CNTs含量过多,其增韧作用逐渐不明显。（3）利用等离子喷涂技术制备四种不同GNPs添加量的BaTiO3/GNPs复合涂层。复合涂层中几乎没有贯穿大裂纹的存在,但孔隙率没有明显改善,并且GNPs添加量越大,微裂纹越多。GNPs含量增加至0.1 wt.%时,涂层弹性模量和断裂韧性明显增大,观察GNPs强化机理主要为GNPs桥接和裂纹偏转。由以上结论,可以判断适量的CNTs和GNPs可以对等离子喷涂制备的BaTiO3压电陶瓷涂层起到不错的韧化作用,针对解决压电涂层监测齿轮服役过程中出现的脆性失效问题具有十分广阔的发展前景,但还需要更加深入的研究。