NbB₂具有高熔点、高强度、高电导率和高化学稳定性等优越性能,具有广阔的应用前景。但目前制备NbB₂涂层存在沉积效率低、涂层厚度难以控制以及涂层组织不均匀等缺点。本文分别利用等离子喷涂NbB₂-NbC和NbB₂-NbC-Al₂O₃体系复合粉以及等离子喷涂Nb-B₄C和Nb₂O₅-B₄C-Al体系复合粉制备NbB₂复合涂层,对比研究了四种体系原料所制备复合涂层的组织结构和性能（硬度、韧性、抗划痕性能、摩擦磨损性能、耐高温腐蚀性能、抗热震性能和耐烧蚀性能）,揭示了NbB₂复合涂层的形成机制,并研究原料成分对Nb₂O₅-B₄C-Al体系复合涂层组织结构和性能的影响。等离子喷涂NbB₂-NbC和NbB₂-NbC-Al₂O₃体系复合粉制备涂层的物相未发生明显改变。而等离子喷涂Nb-B₄C和Nb₂O₅-B₄C-Al体系复合粉的过程中发生了明显的反应;等离子喷涂Nb-B₄C体系所得涂层主相为NbB₂和NbC,等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系所得涂层的主相为NbB₂、NbC和γ-Al₂O₃。等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系所得涂层组织均匀致密,细晶NbB₂和NbC弥散分布,涂层质量优于其他三种体系涂层。当Nb₂O₅:B₄C:Al的质量比为64:13:23时,所得涂层中NbB₂含量最多,涂层有较低的孔隙率、较高的硬度、较好的韧性和摩擦磨损性能。等离子喷涂NbB₂-NbC和NbB₂-NbC-Al₂O₃体系制备涂层过程中仅发生简单的熔融-沉积,无明显的物相变化。等离子喷涂Nb-B₄C体系制备涂层过程中发生明显的反应,形成机制主要为固相扩散-反应-熔融-沉积:Nb与B₄C发生固相扩散反应生成NbB₂和NbC,NbB₂和NbC在反应放热和高速焰流的作用下熔融并沉积到基体表面形成涂层。等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系制备涂层过程中的形成机制为熔化-扩散-液固反应-沉积:受热熔化的Al包裹Nb₂O₅和B₄C颗粒,通过固-液扩散反应生成Al₂O₃和活性Nb原子,活性Nb原子与B₄C发生反应生成NbB₂和NbC,熔体在高速焰流的作用下撞击到基体表面并快速冷却凝固形成涂层。与等离子喷涂NbB₂-NbC、Nb-B₄C、NbB₂-NbC-Al₂O₃体系所得NbB₂复合涂层相比,等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系所得NbB₂复合涂层具有最高的硬度(1231.4 HV_0.1)和更好的硬度均匀性,韧性和抗划痕性能。等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系所得涂层具有最低且稳定的摩擦系数和最小的磨损率,表现为最优的摩擦磨损性能。对比研究四种体系复合涂层的高温性能发现,等离子喷涂Nb₂O₅-B₄C-Al体系所得涂层的耐高温腐蚀性能、抗热震性能和耐烧蚀性能优于其他三种体系所得涂层。