钛合金因具有密度低、比强度高、耐蚀性优异等特性,在航空航天、船舶、汽车、石油化工、生物医疗、电子等领域广泛应用。但是,钛合金硬度偏低、耐磨性差、高温易氧化,因此限制了它的应用。陶瓷材料硬度高、耐磨性好、抗高温氧化性能优。利用等离子喷涂技术在钛合金表面表面制备陶瓷涂层可以有效解决这一问题。本文利用等离子喷涂技术,采用纳米团聚态Al₂O₃-13wt.%TiO₂粉末（简称N-AT13）在钛合金表面制备N-AT13陶瓷涂层。通过单因素试验法,优化了NiCrAlY过渡层和N-AT13陶瓷涂层的制备工艺参数。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机等仪器对微米粉末（简称M-AT13）和N-AT13粉末制备的陶瓷涂层的组织结构、力学性能、抗热震性能、抗热氧化性能进行对比性研究,并进一步研究N-AT13涂层的摩擦磨损性能。结果表明,NiCrAlY过渡层的最优喷涂功率是40 kW,涂层厚度约53.3μm。N-AT13陶瓷层的最优喷涂功率是42 kW,喷涂距离是120 mm,涂层厚度为344.6μm,孔隙率为1.3%,硬度达到943.4 HV。相同工艺条件下,M-AT13涂层是典型的单一层状结构,以Al₂TiO₅相为主,含有少量α-Al₂O₃和Rutile-TiO₂;N-AT13涂层由完全熔化区和部分熔化区构成,由γ-Al₂O₃、α-Al₂O₃、Anatse-TiO₂组成。N-AT13涂层力学性能优于M-AT13涂层。M-AT13涂层的H/E值为0.04,H³/E²值为0.01;N-AT13涂层的H/E值为0.06,H³/E²值为0.04,表明N-AT13涂层耐磨性好。M-AT13涂层热震循环147次出现起始裂纹,且循环到720次失效;N-AT13涂层热震循环268次才出现起始裂纹,循环720次仍未失效,说明N-AT13涂层的结合力较好。热氧化100 h后,TC4钛合金试样增重3.8%,M-AT13涂层试样增重2.4%,N-AT13涂层试样增重1.7%,N-AT13涂层表现出良好的抗氧化性能。随着温度的升高,N-AT13涂层的摩擦系数和体积磨损率先升高后降低。N-AT13涂层室温时涂层表面疏松微凸物剥落,磨损较轻;250℃⁴50℃,涂层片层断裂剥离,磨损严重;550℃和650℃时涂层表面形成摩擦层,使磨损程度降低。在650℃下,随着载荷的增大,N-AT13涂层的摩擦系数逐渐减小,体积磨损率逐渐增大。载荷增大,涂层片层断裂剥离加剧;磨屑碎化圆整,具有填充和“微滚珠”作用,摩擦系数降低。