本文从TiO₂基陶瓷涂层成分设计和喷涂工艺参数优化两方面出发,研究了喷涂过程中工艺参数对涂层显微结构和电加热性能的影响;在优化工艺参数条件下,制备了Al₂O₃含量不同的TiO₂基陶瓷加热涂层,建立了Al₂O₃含量与涂层显微结构和电加热性能的影响关系,并研究了TiO₂基涂层的长时间电加热性能及其导电机理。探讨了不同热处理温度下TiO₂基陶瓷涂层显微结构和电性能的变化规律,初步分析了涂层的失效机制。主要研究结果如下:采用大气等离子喷涂方法制备TiO₂基陶瓷加热涂层,陶瓷涂层孔隙率随着喷涂电流的增大而减小。H₂的通入使TiO₂缺氧产生Magneli相,随H₂流量的加大会出现Ti₂O₃相,使涂层电阻率下降。涂层的电阻率随喷涂电流和H₂流量的增大而减小。喷涂距离会影响涂层的结构,进而影响涂层的通电加热性能。涂层的最佳喷涂工艺参数为:喷涂电流550A,氢气流量6L/min,喷涂距离100mm。制备的TiO₂基陶瓷涂层的加热温度随Al₂O₃含量的增加而提高,当Al₂O₃含量达到40%时涂层的最高加热温度为490℃,所制备的涂层除了TA5涂层外,都可以稳定加热到330℃。缺氧相Magneli相的存在是涂层导电的主要因素,TiO₂基涂层在热处理时,Magneli相被氧化,使得涂层电阻率增加,在650℃时涂层中的锐钛矿型完全转变成金红石型TiO₂,当750℃时TiO₂基涂层出现脆化而失效。因此,TiO₂基陶瓷涂层应用的极限温度应该在550℃相变转变温度以下。经过长时间通电试验表明,TiO₂基涂层可在400℃高温加热46小时,可在190℃低温加热运行170小时,其两项指标均优于TiO₂涂层。Al₂O₃的加入对TiO₂基陶瓷加热涂层耐高温性能起到了保护作用,提高了加热涂层的最高加热温度。对TiO₂基陶瓷加热涂层进行失效分析,其失效原因主要有:电流过大使涂层产生电弧裂纹;局部热点或热斑使得涂层短路而烧损;长时间热循环使涂层发生相变而失效。