氢同位素在钢中易扩散渗透,导致钢材氢脆失效,在核聚变反应堆中,氢同位素之氚的渗透泄露还会造成辐射污染。目前,在钢材表面制备阻氢渗透涂层是解决氢扩散渗透的有效方法。α-Al2O3具有高理论阻氢水平和高化学稳定性,被认为是理想的阻氢材料。然而,α-Al2O3的形成温度高达1200℃以上,远超过钢的淬火回火温度,会对钢的组织及性能产生不利影响。本文采用热化学反应法,在500℃低温条件下制备α-Al2O3/AlPO4阻氢渗透复合涂层,研究了制备工艺参数和聚丙烯酸改性剂对涂层组织结构及性能的影响。主要的研究结果如下:使用浆料提拉法制备前驱体涂层,研究了提拉工艺参数对涂层厚度和致密度的影响。当提拉速度增大时,所得涂层的厚度先减小后增加。提拉速度是30μm/s时,涂层厚度最小,致密度最高。研究了聚丙烯酸的添加量对涂层组织和结构的影响。聚丙烯酸提高了浆料中α-Al2O3纳米颗粒的分散性,打断了铝磷酸盐固化时形成的大分子网络结构,从而起到促进涂层结构弛豫、提高涂层组织均匀性以及加快磷酸铝结晶相变进程的作用。加入10 mg/L聚丙烯酸改性的涂层厚度均匀、表面平整无缺陷,致密度最高。研究了聚丙烯酸改性剂对涂层性能的优化作用。制备改性涂层使钢基材的抗腐蚀性能提升3094倍,比未改性涂层提高6倍。改性后,涂层的硬度由224±54 HV增加到524±54 HV。聚丙烯酸的添加使涂层的抗热震能力明显增强。改性后,涂层在600℃-水冷条件下的热震循环次数从120次提高到300次。并且热震后,改性涂层的表面仍然致密,未观察到裂纹和剥落现象。经1200℃的高温氧化后,未改性涂层的表面出现大量裂纹,而改性涂层依然保持完好。经过阻氘渗透性能测试,改性后的复合涂层在400、450℃的阻氘因子分别达到1890、1935,使钢基材的阻氢同位素能力提高了三个数量级。本文为高性能α-Al2O3复合涂层的低温制备与结构调控提供了新思路。