氧化铝陶瓷涂层大致阅历了氧化铝涂层、 氧化铝-氧化钛涂层和纳米氧化铝涂层等阶段， 粉末从微米级向纳米级细化，从单一成分向复合化开展，涂层结构由单层过渡到多层或梯度骤变层。 运用等离子喷涂氧化铝制备结构复合涂层和功用梯度涂层，是国内外研讨陶瓷涂层微观安排、耐磨损、耐腐蚀和耐高温氧化等功用的热门方向之一。

　　研讨初期标明， 等离子喷涂出氧化铝陶瓷涂层呈片层状，有少数孔隙、微裂纹及杂质，氧化铝的典型晶体结构为安稳相 α-Al2O3，等离子喷涂后涂层中α-Al2O3均削减，主要以亚安稳相 γ-Al2O3存在。氧化铝涂层可用作常温下的低应力磨粒磨损、 硬面磨损、耐多种化工介质和化工气体腐蚀、耐气蚀和冲蚀涂层，还用于高温下的耐燃气气蚀、热障、高温可磨耗涂层和高温发射涂层。

　　氧化铝陶瓷资料有质脆、 对应力会集和裂纹灵敏、抗热震性差等固有缺点，与金属资料的热物理功用(如膨胀系数、弹性模量、热导率等)不同大，等离子一般涂层自身结合强度低、 孔隙率高，在高温差环境下，一般涂层很简单呈现开裂乃至脱落。 为此，规划梯度涂层， 它是指从基体到涂层外表在资料组成、结构、密度及功用上呈现接连改动的一种复合结构。 氧化铝梯度涂层无显着的安排骤变和微观层间界面， 涂层的安排体现出微观不均匀性和微观接连性散布特征， 涂层成分的梯度化极大地平缓资料之间热物理功用不同发生的热应力， 与一般氧化铝双层陶瓷涂层比较，氧化铝梯度涂层的结合强度、耐磨性和抗热震功用进步，孔隙率下降。

　　因为 TiO2的熔点比 Al2O3低，而潮湿性比Al2O3好，TiO2陶瓷涂层具有非常低的孔隙率， 耐磨功用好，不易发生化学反应，涂层耐性好，简单加工，可磨削到很高的外表光洁度，耐大多数酸、盐及溶剂的腐蚀， 是重要的耐腐蚀磨损涂层， 特别合适钛及钛合金、铝及镁合金喷涂高耐磨涂层的功用。 正是因为TiO2具有这些特色， 使得 Al2O3-TiO2涂层比单一Al2O3涂层的质量有所改进。 现在，会集研讨以 Al2O3+3%～50wt% TiO2的陶瓷涂层，尤其是 Al2O3-13wt%TiO2(简称 AT13，下同)涂层，在 540 ℃以下具有优异的耐磨、耐蚀和绝缘等归纳功用。

　　文献报导选用等离子喷涂制备 Al2O3-TiO2涂层， 陶瓷涂层主要由金红石型 TiO2、 锐钛矿型TiO2、Magneli 相及 γ-Al2O3组成， 还含有少数 α-Al2O3和微晶或非晶。 与 Al2O3涂层比较，AT13 涂层中增加 TiO2使陶瓷层中孔隙削减涂层愈加细密。

　　AT13 涂层与 Al2O3涂层比较硬度较低，但其硬度散布的分散性较小，涂层的均匀性更好。在相同的冲突磨损试验条件下，AT13 涂层比 Al2O3涂层耐磨性更好。 喷涂制备梯度涂层的抗热震功用比非梯度涂层好，涂层成分的梯度化缓解了热应力，进步了抗热震失效才能。

　　传统的陶瓷资料具有脆性大、耐性差等缺点，很简单被高速颗粒冲击发生裂纹，发生脆性断裂失效。陶瓷纳米化是处理传统陶瓷脆性问题的有用手法之一，纳米陶瓷资料具有优异的强度、耐性、抗氧化性、耐蚀性和与金属相似的超塑性。与传统涂层比较，等离子喷涂纳米结构涂层在强度、耐性、抗蚀、耐磨、热障、抗热疲惫等方面有显着改进，且部分涂层能够一起具有上述多种功用。

　　文献报导惯例复合陶瓷涂层呈层状堆积状， 纳米陶瓷层由部分熔化区以及与惯例等离子喷涂相似的片层状彻底熔化区组成， 但片层状结构并不非常显着， 且涂层裂纹数量显着削减。 纳米结构复合陶瓷涂层中的部分熔化区又分为亚微米 Al2O3粒子镶嵌在 TiO2基质相的三维网状或骨骼状结构的液相烧结区和经过必定长大但仍保持在纳米标准的残留纳米粒子的固相烧结区， 不同的部分熔化安排源于复合陶瓷粉末中Al2O3与 TiO2之间的熔点差异。 纳米陶瓷涂层中的显微结构的改动改进了涂层的孔隙率和耐性， 涂层的显微硬度和结合强度比传统涂层有了显着进步。在冲蚀进程中，惯例陶瓷涂层外表脱落严峻， 而纳米陶瓷涂层的冲蚀质量丢失较小； 纳米 AT13 涂层的热震失效循环次数显着高于惯例氧化铝涂层，且热震温度越高体现越显着；火焰喷烧试验标明， 纳米 AT13 涂层失效时较惯例涂层烧损面积小，且抗烧蚀时刻更长。

　　等离子喷涂氧化铝涂层已在工业得到广泛，但等离子喷涂工艺限制涂层质量， 激光重熔为这一技能难题的处理供给了新的途径， 激光重熔能克服等离子喷涂层的片层状、孔隙率高、裂纹较多、涂层与基体机械结合等缺点。 国内外学者将激光重熔技能和等离子喷涂技能结合起来制备氧化铝陶瓷复合涂层， 探求激光重熔对陶瓷涂层安排结构和功用的影响。

　　激光重熔技能是在惰性气体维护下， 选用聚集激光束接连辐照并扫过涂层， 快速加热涂层的外表至熔化状况， 随后的冷却进程中向基材金属快速传热，在大的冷却速度下快速凝结，在喷涂陶瓷层外表取得结构均匀细密、晶粒细化的陶瓷涂层。

　　激光重熔是一个快速加热与冷却的进程， 涂层中的传质进程必然会导致其安排结构的改动， 这样陶瓷涂层功用会有不同程度的改动。文献报导对等离子喷涂制备的Al2O3涂层、AT13 涂层和纳米 AT13 涂层进行激光重熔，重熔后涂层内部晶粒细微化、均匀化、细密化，层状结构转变为等轴晶层和柱状枝晶结构， 并使 Al2O3发生相变，γ-Al2O3和 β-Al2O3彻底消失， 悉数转化为α-Al2O3，涂层与基体的结合方法由机械结合转变为冶金结合。 研讨人员经长时间试验，普遍认为与等离子喷涂陶瓷涂层比较，涂层外表经激光重熔后，陶瓷涂层与金属基体的结合强度及涂层的细密度、硬度、耐磨性、 抗热震性及抗冲蚀性等都得到了必定程度的改进。

　　激光外表重熔工艺因为所用涂层资料与金属基体之间熔点、热膨胀系数、弹性模量和导热系数的差异， 再加上激光重熔进程中构成的熔池区域的温度梯度很大， 由此所发生的热应力易导致裂纹和涂层脱落等问题。现在，激光重熔等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层还处于试验阶段， 需求进一步深化快速凝结理论和详细激光工艺参数的研讨。

　　在涂层资猜中增加少数组分， 能改进涂层微观安排， 构成杰出功用涂层。 为了处理纯陶瓷涂层中的裂纹及与金属基体的高强结合， 运用粉末参加低熔点高膨胀系数的 CaO、SiO2、TiO2等缓冲相能够松懈应力，削减裂纹的构成，进步粉末潮湿性，增加涂层耐性，改进其冲突磨损功用。

　　在陶瓷涂层中参加少数稀土元素或稀土氧化物，可进步金属陶瓷涂层的细密性，增加涂层耐性，弥散陶瓷硬质相使涂层安排趋向均匀化； 削减复合涂层中杂质和气体的不良影响， 进步涂层安排的细密度；减缓微裂纹的发生和扩展，进步涂层的结合强度、冲突学功用和抗热冲击功用。

　　碳纳米管(简称 CNTs)作为一种新式电磁资料，具有共同的拓扑结构、特别的电磁特性、优异的力学功用和安稳的物化性质等， 是新一代最具开展潜力的高温吸波剂。 在氧化铝陶瓷粉末中增加碳纳米管， 研讨涂层安排和功用是国内外热喷涂最新的方向之一。 文献报导国内外学者研讨不同含量CNTs 增强等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层强化机理和晶粒成长行为， 以及等离子喷涂 CNTs/Al2O3-TiO2复合涂层安排和功用的改进效果。

　　跟着设备不断晋级， 需求高功用的涂层以满意苛刻条件下的工作环境， 要求不断开发新的功用涂层。 现在，自光滑、自愈合或微胶囊自修正涂层等智能涂层开端呈现端倪，越来越多的学者投入研讨。文献报导氧化铝陶瓷粉末中增加适量巨细适当的固体光滑剂(如石墨、MoS2、WS2等)，经过等离子喷涂制备自光滑或自愈合涂层， 在高温下填充关闭了涂层中的裂纹与孔隙， 以满意高温光滑或自愈合效果。

　　本文对等离子喷涂制备氧化铝、Al2O3-TiO2、纳米氧化铝复合涂层进行总述， 简述了激光重熔对等离子喷涂氧化铝涂层的影响， 对研讨其他陶瓷资料有很好的学习效果。 根据氧化铝陶瓷涂层， 有针对性地增加各类组分，改进涂层质量，为等离子喷涂技能和激光重熔技能制备特别功用涂层供给牢靠的工艺手法。 跟着纳米资料和激光重熔深化研讨，对改进等离子喷涂氧化铝涂层的安排和功用具有重大意义，估计在航空航天、机械化工、钢铁冶金等工业范畴使用会愈来愈广泛。