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本文通过采用普通大气等离子喷涂技术(APS)在Q235钢基体上制备了Ni/Al过渡层和微米Al2O3-13wt％TiO2涂层，用三因素三水平的正交试验来优化等离子喷涂工艺参数,分析了涂层微观组织和涂层临界结合力、硬度、结合强度等力学性能。研究结果表明： （1）Ni/Al涂层组织结构密实，无明显裂纹缺陷。电流越高，熔滴沉积到基体上越密集，相互叠加形成的孔隙越少。以临界结合力为评价标准对Ni/Al涂层进行正交试验，发现影响临界结合力的主次因素依次为电流、送粉速度、喷涂次数，临界结合力的最大值为111N。结合正交试验和Ni/Al涂层厚度，选取电流400A、送粉速度62g/min、喷涂4次为较佳的喷涂工艺参数。Ni/Al涂层在同一截面深度处的平均硬度值和沿截面厚度方向的平均硬度值相差不大，说明涂层组织结构比较致密,有利于与Al2O3-13wt%TiO2涂层的结合。 （2）常规微米Al2O3-13wt%TiO2涂层具有典型的片层状结构，中间夹杂有孔隙和少许微裂纹。电流越大，喷涂喂料熔化状态越好，熔滴铺展得越充分。XRD分析结果表明涂层中的主要物相有γ-Al2O3相、金红石TiO2相和Al2TiO5相,也保留了一部分原材料中的α-Al2O3。在氩气流量不变时，随着电流和喷涂距离增加，α-Al2O3相和γ-Al2O3相逐渐减少且γ-Al2O3相衍射峰在550A、100mm的喷涂条件下向左偏移。涂层横截面形貌结合能谱分析结果表明等离子喷涂Al2O3-13wt%TiO2复合涂层具有典型的分层结构，最外层是Al2O3-13wt%TiO2涂层，中间层是Ni/Al过渡层，其下是基体。 （3）正交优化试验分析发现影响Al2O3-13wt%TiO2涂层临界结合力的主次因素是氩气流量>电流>喷涂距离，临界结合力的最大值是88N；优化后得到较佳的喷涂参数是电流600A、喷涂距离80mm、氩气流量1800L/h；电流增大，涂层在同一截面深度处的平均硬度基本上也增加，还发现主气流量对涂层的显微硬度有一定影响。 （4）优化后Al2O3-13wt%TiO2涂层的表面形貌仍有孔洞和少数微裂纹。在划痕测试中，划痕形貌有明显的裂纹和磨屑，伴随塑性变形。优化后Al2O3-13wt%TiO2涂层划痕测试测得附着力平均值为85.9N；在同一截面深度处的平均硬度值为1133HV；粘结拉伸测试结果表明涂层的结合强度大于38.65MPa，说明优化后涂层的综合力学性能更好。