作为一种新型材料，近年来陶瓷涂层材料发展迅速。然而陶瓷材料质脆的固有弱点以及与金属材料热物理性能的较大差异，导致陶瓷涂层与基体的结合强度低，一直是个难以解决的问题。功能梯度材料(FGM)具有独特的结构和良好的热应力缓和特性，是近年来发展起来的另一类新型材料。借鉴功能梯度材料的制备方法和原理，通过微观控制来实现涂层的梯度化有望提高陶瓷涂层与基体的结合强度。 本文采用喷涂法及喷涂法和溶胶-凝胶法相结合等不同制备工艺在钢基体上制备了单层和多层、不同成分组成的Fe/Al2O3复合涂层，并对其性能进行比较，发现采用喷涂法和溶胶-凝胶法相结合制备的五层钢基Fe/Al2O3梯度涂层复合材料表面最光洁，涂层与钢基体结合效果最佳，Fe/Al2O3梯度涂层中各物相晶粒发育良好。 研究了Fe/Al2O3混合料浆喷涂工艺及Al(OH)3溶胶涂敷工艺，得出最佳喷涂工艺是：喷枪的气压0.25～0.4MPa，喷涂距离15～20cm，料浆粘度45～50MPa·s，最佳粉料含量(wt％)20～30％。最佳涂覆工艺是：基底在溶胶中充分润湿，最佳润湿时间为10～15min，最佳粘度12～22cp，提拉速度2×10-3m/s～2×10-4m/s，自然干燥8h以上。研究了烧结温度对Fe/Al2O3梯度涂层钢基复合材料性能的影响，发现烧结温度为1200℃时Fe/Al2O3梯度涂层与钢基体结合效果最好。 利用XRD、SEM、金相显微镜等检测手段对Fe/Al2O3涂层钢基复合材料表面、断面组成结构以及微区形貌进行分析研究。结果表明：材料的组织成分呈梯度变化，且表现出宏观上不均匀性与微观准连续性的特征，消除了涂层材料层与层之间的宏观界面。对涂层表面及其粉末的物相分析可知，α-Al2O3、AlFe3、AlFeO3、Al3Fe2、FeAl2等为Fe/Al2O3梯度涂层的主晶相。 采用粘结拉伸法测定Fe/Al2O3梯度涂层与钢基体界面间的结合强度，发现多层涂层与钢基体的结合强度大于单层涂层与钢基体的结合强度，其中多层涂层与钢基体界面间的结合强度平均达到17.62MPa。 用显微硬度计对Fe/Al2O3梯度涂层表面和钢基体表面的显微硬度进行研究，发现前者平均是后者的4.5倍。 对Fe/Al2O3梯度涂层表面和钢基体表面的耐磨性、耐腐蚀性能进行了研究和比较，发现Fe/Al2O3梯度涂层表面的耐磨性和耐腐蚀性均远高于钢基体。