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该文提出用Fe-Al金属间化合物作为过渡底层,在钢表面制备Fe-Al/Al<,2>O<,3>功能梯度涂层,以提高Al<,2>O<,3>陶瓷涂层的整体性能. 以Q235钢为基体材料,分别利用等离子喷涂、反应生成及镀层化学转化等方法,研究了Fe-Al金属间化合物/Al<,2>O<,3>陶瓷梯度涂层的制备技术.利用SEM、XRD等手段分析涂层、基体及其界面的成分分布、组织结构及界面问题,利用显微硬度汁、纳米探针等手段研究涂层的微观力学性能及界面强度,并对涂层的结合强度、抗热震、耐磨损等性能进行了试验研究.采用等离子喷涂方法获得了没有明显组织突变和宏观界面的Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>陶瓷功能梯度涂层,梯度涂层的组织表现出宏观不均匀性和微观连续性的分布特征.将Q235钢板在高温氧化气氛中加热氧化,在表面生成的氧化层上喷涂纯铝,构成Fe<,2>O<,3>-Al复合层,利用等离子焰流对喷涂层重熔处理,使Fe<,2>O<,3>与Al进行氧化还原反应,形成Fe-Al/Al<,2>O<,3>涂层.在分析涂层中热应力产生机理的基础上,根据等离子喷涂制备过程中的实际受热条件和力学原理,建立了估算制备引起的涂层热应力的计算模型,并依此估算了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂层中的制备应力.通过对涂层微观结构的SEM观察,研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂层制备过程中的热机械行为特征及其对涂层性能的影响.利用表面热力学和动力学原理,分析研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂层的界面结合机制与结合强度.利用Nano Indenter Ⅱ纳米探针,对Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>梯度涂层横断面上基体-涂层界面及涂层粒子问界面区域进行了微区力学行为的研究.通过800O℃凤冷热循环实验以及对热循环过程中温度场与热循环应力的模拟与计算,分析研究了Fe<,3>Al-Al<,3>O<,3>涂层的抗热震性能及热损伤机制.通过对磨损表面的SEM分析,研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>梯度涂层的摩擦磨损机制.涂层沿厚度方向成分的梯度变化,使涂层随着摩擦过程的进行,在不同的区域,表现出不同的磨损机制.