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等离子喷涂Al2O3基涂层具有耐高温、绝缘、耐磨、抗腐蚀等优点，在工业和航空领域得到广泛的应用，但其较低的热导率限制了它在换热设备中的使用。本文在Al2O3粉末中添加不同含量的AlN进行等离子喷涂实验研究，系统地考察了AlN添加量与涂层制备工艺和性能的相互作用，研究了AlN/Al2O3混合粉末的前处理工艺，设计制备了NiAl/Cu/NiAl/Al2O3梯度涂层，测试了涂层的机械力学特性、腐蚀行为、热导率等性能，同时利用XRD、EDS、SEM等进行了微观分析。论文研究发现：
1)在等离子喷涂过程中，大部分Al2O3发生了从α相到γ相的转变，并且涂层中的AlN含量比原料粉末有所降低。随着混合粉中AlN含量的增加，复合涂层的拉伸结合强度和显微硬度呈下降趋势，当涂层中的AlN含量增至47wt％时，涂层的显微硬度从847Hv降低到690Hv，拉伸结合强度从27.4MPa降低到21.3MPa。
2)复合涂层在酸性环境下的耐腐蚀性能和热导率比Al2O3涂层显著改善，AlN的添加使涂层在80℃、1MHCl中的腐蚀速率比纯Al2O3涂层大大降低。
3)对Al2O3、AlN/Al2O3复合涂层与低碳钢基体整体的热导率进行测试，发现添加AlN后材料的热导率明显提高。其中添加47wt％AlN后涂层与基体整体的热导率提高约20％。
4)密封处理使涂层在HCl溶液中的耐腐蚀性能显著提高，腐蚀速率降低20％～30％。
5)四层梯度NiAl/Cu/NiAl/Al2O3涂层的测试结果表明该涂层具有较好的综合性能，与相同厚度的二层NiAl/Al2O3涂层相比，热导率提高近一倍。