低温条件下在结构材料表面制备高含量的α-Al₂O₃防氚渗透涂层是聚变堆包层技术发展中的难题。为此，本文提出采用磁控溅射技术在316L不锈钢表面制备Al-Y涂层并对其进行氧化获得α-Al₂O₃涂层，研究稀土元素Y和离子轰击对α-Al₂O₃涂层组织结构及性能的影响，对低温下制备性能优异的高含量α-Al₂O₃防氚渗透涂层具有重要的意义。本文利用磁控溅射技术在316L不锈钢表面制备Al-Y涂层，并经过L16（43）正交试验，得到优化的工艺参数为：溅射功率300w，溅射时间3h，溅射气压5pa。在该工艺参数下制备的Al-Y涂层表面平整光滑，均匀致密，为连续的非晶态薄膜。随后对磁控溅射Al-Y涂层分别进行等离子氧化和热氧化，经过L9（34）正交试验获得的等离子氧化优化的工艺参数为：温度800℃，氧气流量50sccm，渗氧时间3h，氩气流量50sccm，电压830V⁸40V，电流4.0⁴.5A，气压55Pa；而热氧化温度为900℃，其他参数与等离子氧化参数一致。磁控溅射Al-Y涂层经等离子氧化和热氧化后均有稳态α-Al₂O₃生成。研究了氧化过程中离子轰击对α-Al₂O₃涂层组织结构及性能的影响。发现同样条件下磁控溅射所获得的涂层经800℃等离子氧化后比900℃热氧化后表面稳态α-Al₂O₃含量更高，因离子轰击是一种活化过程，在这个过程中会产生很多的晶体缺陷，这些缺陷能储备一定的能量，在一定温度下能量释放，可以抵消部分反应能垒，促进稳态α-Al₂O₃的形成。同时，离子轰击还可使氧化涂层组织更加细密，结合性能、耐腐蚀性能和抗热震性能更好。研究了稀土元素Y对α-Al₂O₃涂层组织结构及性能的影响。XRD测试结果表明，不同含Y量的氧化涂层中α-Al₂O₃含量不同，其中含30%Y元素靶材磁控溅射Al-Y涂层经氧化后稳态α-Al₂O₃含量较高，这可能是当添加适量稀土元素Y时，在氧化初期形成了Y的氧化物质点，这些质点可以为Al元素直接形成稳定的α-Al₂O₃相提供形核点，促进了稳态α-Al₂O₃的择优生成。SEM观察发现，适量Y元素的加入可细化α-Al₂O₃涂层组织，使涂层表面组织更加均匀、致密。此外，热震试验、划痕法和电化学测试结果表明，适量的Y元素的加入还可提高涂层的结合性能、抗热震性能和耐腐蚀性能。