活塞环和缸套是内燃机中最重要的摩擦副，随着汽车工业的发展，这一摩擦副尤其是活塞环面临着严峻的磨损问题。近年来，热喷涂复合涂层在活塞环表面展现了良好的应用前景。本文从配方设计角度出发，选择含硼铸铁为对磨材料，采用环块摩擦磨损试验机和SRV高温摩擦磨损试验机，以涂层磨损量、对磨件磨损量、摩擦系数为指标，对活塞环用多种涂层体系进行了优化。在此基础上，结合涂层磨痕表面的微观形貌和成分分析，研究了涂层的摩擦磨损机理。采用环块磨损试验机对等离子喷涂机械混合Mo、Cr3C2-NiCr粉末的涂层进行分析，研究发现Mo含量不仅影响涂层的力学性能，并且对涂层的摩擦磨损性能也有重要影响，其中20wt.%（质量百分比）Mo含量的复合涂层具有最高的硬度模量比（H/E），综合性能优异。对TiO₂-Cr₂O₃、Mo-NiCrBSiFe、Mo-Cr₂O₃等复合涂层进行了优化，发现TiO₂、73TiO₂-27Cr₂O₃涂层的摩擦系数较低，其原因可能在于TiO₂在喷涂过程中生成的Magnéli相，能够降低涂层的摩擦系数。在此基础上，采用Design expert软件进行混料设计，设计了含有TiO₂、Cr₂O₃、NiCrBSiFe、C-Ni的多组分陶瓷基复合涂层，利用SRV高温磨损试验机测试涂层的摩擦学性能，结果表明涂层组分与摩擦系数、对磨件的磨损量呈线性关系，与涂层磨损量呈特殊三次函数关系。对试验结果进行优化分析，预测出在TiO₂=63.5wt.%，Cr₂O₃=20wt.%，NiCrBSiFe=5.7wt.%，C-Ni=10.8wt.%时，涂层的综合性能最优。磨损机理研究表明，在所研究条件下，等离子喷涂Mo-（NiCr-Cr3C2）复合涂层主要以磨粒磨损和轻微的黏着磨损为主。NiCr-Cr3C2含量较高的涂层，往往存在较多的剥落现象，磨粒磨损严重。对于多组分陶瓷基复合涂层，高温试验下主要为磨粒磨损。