等离子喷涂作为先进的材料表面技术,在国民经济各个领域中得到了广泛的应用。由于Al₂O₃具有的良好性能,加之来源广、价格低廉,所以成为等离子喷涂陶瓷涂层的主要材料之一。等离子喷涂技术已经取得了较大的发展,但是,等离子喷涂陶瓷涂层的研究仍停留在经验阶段,缺少系统的理论指导,等离子焰流与粉末的相互作用以及粉末在基体上的成膜机理等有待进一步研究。本文通过数值计算方法研究了粒子的加热加速规律;采用XRD、SEM、金相显微等对涂层性能进行检测,结合喷涂粒子的温度、速度,研究了粒子沉积过程及影响涂层质量的主要工艺参数,深入探讨了等离子喷涂Al₂O₃陶瓷涂层的机理。研究表明粒子速度、温度的计算结果与测量结果吻合较好,说明用流体动力学、气固两相流理论及对流传热模型来模拟等粒子喷涂过程中粒子的温度、速度是可行的。数值求解结果表明影响粒子加速的主要因素有:等离子气体种类及其工作压力,粒子的大小、形状系数。随着射流出口速度的增加,粒子速度明显增加。随着粒子尺寸的减小,粒子速度明显增大。球形粒子加速效果低于同体积的不规则粒子。影响粒子加热的主要因素为等离子气体种类,粒子的比热容、密度和大小对粒子加热影响较小。涂层性能的检测结果表明陶瓷粒子在涂层中以椭球形为主。粒子沉积过程中,金属粒子有明显的冲击夯实作用,陶瓷粒子的冲击夯实作用较小。影响涂层质量的主要工艺参数为:热源参数、送粉方式和送粉速率。相同送粉方式条件下,在适当范围内,等离子弧功率越大,涂层质量越好;等离子弧功率相同时,枪内送粉方式制备的涂层质量优于枪外;喷涂10～40μm的Al₂O₃粉末时,送粉速率应控制在10g/min左右,过大、过小都会使涂层质量下降。在相同送粉速率条件下,喷涂粉末球化率越高,涂层性能越好。除此之外,通过硝酸铝和硝酸铝与氨水所制Al（OH）₃溶胶的高温热分解均可制备出团聚状的纳米α-Al₂O₃,通过Sherrer公式计算,其平均粒径分别为45.46nm和35.36nm。Al（OH）₃溶胶热分解法和Al（NO₃）₃直接热分解法相比较:硝酸铝高温热分解制备纳米α-Al₂O₃具有成本低、产率大、工艺简单、技术要求低、制备过程重现性好等特点。