Al₂O₃-TiO₂陶瓷涂层具有高硬度、耐高温、良好的耐腐蚀与耐磨损性,其中Al₂O₃-40 wt%TiO₂复合涂层与钢、铝等基体材料的粘结强度较高,涂层的致密性和韧性较好。但在传统的涂层结构中,由于涂层结合强度较低,且热膨胀系数的不匹配等问题会导致服役过程中,由于界面位置的应力集中造成涂层的脱落失效。目前常用的解决方法是通过向涂层中增加粘结层来提升涂层的结合强度与性能,但其提升效果有限。本论文采用等离子喷涂技术在45^#钢表面制备Al₂O₃-40 wt%TiO₂/NiCoCrAl梯度涂层,通过梯度结构所具有的组分在厚度方向上不断变化的特征,改善界面区域的粘结强度,降低材料中的残余应力。在此基础上,通过对涂层进行不同温度的高温处理,尝试进一步改善界面状态,优化涂层组织,从而提高涂层的结合强度,优化涂层的综合性能。研究使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱分析（EDS）、电子探针微区分析（EPMA）和X射线衍射仪（XRD）对涂层的堆叠形貌、物相组成及涂层缺陷进行观察分析。利用维氏显微硬度计,三点弯曲试验机和热震试验机对涂层力学性能进行测试,同时分析测试过程中涂层的裂纹扩展过程。研究获得的主要结论如下:（1）与传统双层涂层相比,Al₂O₃-40 wt%TiO₂/NiCoCrAl梯度涂层中存在着成分的过渡结构。在梯度区域中,陶瓷层片和NiCoCrAl层片呈混合堆垛的形貌,且陶瓷区中可观察到Al富集区和Ti富集区。（2）在陶瓷层和粘结层中,陶瓷颗粒和NiCoCrAl颗粒以层片状堆叠形成层状涂层结构,部分半熔融陶瓷颗粒的堆叠造成在陶瓷层中出现孔洞缺陷。在梯度区域,陶瓷与NiCoCrAl层片混合堆叠,形成相互覆盖的堆叠形貌。NiCoCrAl层片通过塑性变形填补了半熔融陶瓷颗粒堆叠形成的孔洞,提升了该区域的致密度。（3）Al₂O₃-40 wt%TiO₂/NiCoCrAl梯度涂层三点弯曲试验的失效过程分两个阶段。涂层内部的裂纹在试验中存在两次快速扩展过程,对应于载荷-位移曲线上的两个峰。涂层成分的梯度变化对裂纹的扩展路径产生影响,且梯度涂层具有更好的断裂韧性。（4）在热震实验中,热应力产生和积累导致梯度区域中出现非定向裂纹传播路径,同时伴随着部分区域的层片间隙的增大,局部脱落以及裂纹沿层片边界扩展的传播方式。在基体与粘结层结合界面处存在一定数量的裂纹和Fe的氧化物,涂层的氧化反应也导致剥落区少量氧化物生成。（5）800℃高温处理后发现在涂层内部生成了针状相和内生长富Cr相,其中针状相增强了层片间的结合强度。涂层的显微硬度由外到内呈现先上升后下降的趋势,高温处理后涂层的最高显微硬度值的显著增加,高于原始涂层样品。（6）经过900℃高温处理后,涂层内部孔洞增多。陶瓷区域形成非均匀分布的条状Al₂O₃。在NiCoCrAl区域边界处生成Al₂O₃层,并在内部出现了内生长富Cr相。经过1000℃高温处理后,涂层内部出现密集的孔洞缺陷和区域脱落,部分NiCoCrAl区域内出现呈碎片状的富Cr区。与800℃高温处理涂层样品相比,900℃及1000℃高温处理后涂层的硬度有所下降。