过共晶组织的粗细及均匀性会直接影响到等离子复合涂层的力学性能及磨损性能。本文利用等离子堆焊技术在低碳钢表面制备铁基合金涂层（Fe40）、添加40%微米Cr₃C₂的复合涂层（Cr₃C₂/Fe）,在此基础上,通过进一步添加微米Ti（1%,3%）及复合添加纳米Y₂O₃和微米Ti制备复合涂层（Ti/Cr₃C₂/Fe及Y₂O₃/Ti/Cr₃C₂/Fe）,旨在研究通过多尺度颗粒添加和复合添加对Cr₃C₂/Fe过共晶涂层组织、力学性能（硬度）及磨损性能的影响。采用X射线衍射仪、金相显微镜和扫描电镜及能谱分析等手段研究各涂层的组织结构;利用硬度计测试了各涂层的硬度分布;利用滑动磨损试验机和腐蚀磨粒磨损试验机分别测试了各涂层的磨损性能。XRD结果表明:Fe40涂层主要由α-Fe和Cr₂₃C₆组成;Cr₃C₂/Fe涂层中增加了γ-Fe、Cr₇C₃和Cr₃C₂等相,3%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层的组成相中检测到TiC,Y₂O₃/Ti/Cr₃C₂/Fe涂层组成相基本不变,只是各相同组成相所对应的衍射峰的相对强度有所不同。Fe40合金涂层主要由发达α-Fe柱状晶及其间的网状共晶组织(α-Fe+Cr₂₃C₆)组成。向Fe40粉末中添加40%Cr₃C₂后,Cr₃C₂/Fe涂层的结晶方式转变为过共晶方式,其组织主要为大量的先共晶碳化物及其间细密的枝晶与共晶组织。Ti/Cr₃C₂/Fe涂层组织有所细化,而3%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层与1%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层相比,优先析出的先共晶碳化物更加细化与均匀。复合添加微米Ti和纳米Y₂O₃后,Y₂O₃/Ti/Cr₃C₂/Fe复合涂层中小块状或颗粒状碳化物均匀分布,从而导致枝晶组织的进一步细化。与Fe40涂层相比,五种过共晶涂层的截面显微硬度和表面洛氏硬度均得到显著提高,Ti/Cr₃C₂/Fe涂层和Y₂O₃/Ti/Cr₃C₂/Fe涂层显微硬度分布更加均匀;五种过共晶涂层磨损性能均得到明显改善,Cr₃C₂/Fe涂层、Ti/Cr₃C₂/Fe（1%,3%）涂层和Y₂O₃/1%Ti/Cr₃C₂/Fe（1%,3%）涂层的滑动磨损性能分别提高了1.73倍、2.92倍、2.66倍、3.59倍和2.58倍;腐蚀磨粒磨损性能分别提高了1.47倍、1.88倍、1.71倍、2.21倍和1.83倍。与Cr₃C₂/Fe涂层相比,单一添加Ti得到的Ti/Cr₃C₂/Fe（1%,3%）涂层滑动磨损性能和腐蚀磨粒磨损性能均有所提高,其中,3%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层在两种不同条件下的磨损性能与1%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层相比均略有降低,在滑动磨损条件下,其磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损,最终产生疲劳剥落,在腐蚀磨粒磨损条件下,其磨损机制主要为电化学腐蚀和磨粒磨损的交互作用。与Ti/Cr₃C₂/Fe涂层相比,复合添加Ti与Y₂O₃后,Y₂O₃/1%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层滑动磨损性能进一步改善,Y₂O₃/3%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层滑动磨损性能略有降低,两种涂层的腐蚀磨粒磨损性能均提高。实验结果表明,通过单一添加微米Ti可以显著改善Cr₃C₂/Fe过共晶涂层的组织与磨损性能,而复合添加微米Ti和纳米Y₂O₃,可以进一步改善组织并提高涂层的磨损性能,其中,Y₂O₃/1%Ti/Cr₃C₂/Fe涂层在滑动磨损条件和腐蚀磨粒磨损条件下的磨损性能最好。