等离子喷涂Al₂O₃涂层具有高硬度、较好的高温稳定性和化学稳定性,但是其结合强度低、韧性和抗热震性差,限制了其更广泛的应用。本文基于Al₂O₃基二元共晶陶瓷成分设计,制备Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃共晶体系陶瓷复合涂层,分别研究等离子喷涂Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃共晶陶瓷涂层的组织结构与性能,以及添加剂（Y₂O₃、CeO₂、TiO₂）对Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃共晶陶瓷涂层组织结构与性能的影响规律;同时研究Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃系涂层在高温下的组织结构和性能演变规律。研究发现,等离子喷涂Al₂O₃-ZrO₂涂层的相组成为t-ZrO₂、α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃相。Al₂O₃-Y₂O₃涂层相组成为α-Al₂O₃、c-Y₂O₃、Y₃Al₅O₁₂（YAG）及Y₄Al₂O₉（YAM）相。等离子喷涂Al₂O₃-ZrO₂系涂层和Al₂O₃-Y₂O₃系涂层中都存在大量非晶相,其是由等离子喷涂工艺的特点和涂层材料共晶成分所决定的。在Al₂O₃-Y₂O₃系涂层中,Al₂O₃以α-Al₂O₃相存在,没有出现Al₂O₃-ZrO₂系涂层中的γ-Al₂O₃相。对比等离子喷涂Al₂O₃-ZrO₂涂层和加入不同含量Y₂O₃、CeO₂及TiO₂的Al₂O₃-ZrO₂体系涂层发现,在本文实验条件下,加入3 wt.%Y₂O₃、4 wt.%CeO₂、10 wt.%TiO₂的Al₂O₃-ZrO₂系涂层孔隙率更低,涂层更为均匀致密。Al₂O₃-ZrO₂系涂层呈层状分布,河流花样明显。对比等离子喷涂Al₂O₃-Y₂O₃涂层和加入不同含量TiO₂的Al₂O₃-Y₂O₃涂层发现,加入2wt.%TiO₂后Al₂O₃-Y₂O₃系涂层中孔隙大小和数量明显降低,组织分布更均匀。涂层的力学性能研究表明,加入3 wt.%Y₂O₃、4 wt.%CeO₂和10 wt.%TiO₂有利于提高Al₂O₃-ZrO₂涂层的硬度、韧性、结合强度和摩擦磨损性能;加入2 wt.%TiO₂有利于提高Al₂O₃-Y₂O₃涂层的的硬度、韧性、结合强度和摩擦磨损性能。研究了Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层在850℃高温水淬条件下的抗热震性,发现与Q235钢为基体相比,以TC4钛合金为基体时两体系涂层具有更好的抗热震性;尤其是以TC4钛合金为基体并喷涂NiCrAlY打底层能有效缓解Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层与金属基体间热膨胀系数的不匹配,提高涂层的热循环寿命。同时发现加入添加剂（Y₂O₃、CeO₂和TiO₂）有利于提高Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层的抗热震性。在不同温度下（800℃、1000℃、1200℃）对Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层热处理2 h发现,两体系涂层在800℃组织结构和性能稳定。随着温度的升高,Al₂O₃-ZrO₂体系涂层在高温下发生了相变,1000℃时非晶相发生晶化、γ-Al₂O₃转变为α-Al₂O₃,1200℃时非晶相完全晶化、γ-Al₂O₃完全转变为α-Al₂O₃。随着温度的升高,Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层在高温下也发生了相变,1000℃时非晶相发生晶化、Y₂O₃完全与Al₂O₃反应生成了YAG相和YAM相;1200℃时非晶相完全晶化。高温处理使Al₂O₃-ZrO₂和Al₂O₃-Y₂O₃体系涂层的孔隙率有所降低,硬度有所升高。