金属基陶瓷涂层系指加涂在金属表面上的陶瓷保护层或表面膜的总称。然而陶瓷材料质脆的固有弱点以及与金属材料热物理性能的较大差异，导致陶瓷涂层与基体的结合强度低，影响了材料的使用性能。功能梯度材料(FGM)具有独特的结构和良好的热应力缓和特性，是近二十年发展起来的一类新型材料。借鉴功能梯度材料的制备方法和原理，通过微观控制微观结构与组成来实现涂层的梯度化有望提高陶瓷涂层与基体的结合强度。 本文选用价格低廉且性能优良的AL2O3陶瓷为涂层材料；具有优良综合性能的钢为基材。由于AL2O3与Q235钢之间的物理性能差别较大、且润湿性差，未能得到均匀连续的金属陶瓷涂层，涂层结合力很低，仅粘附在Q235钢基材的表面，在制备金相时全部脱落。为缓解AL2O3与Q235钢之间较大的物理性能差异、以保证涂层质量，本实验分别采用FeAl和FeAlNi为过渡粘结底层，取得了良好的效果，得到了均匀连续的钢基Fe/Al2O3陶瓷涂层。 本文采用喷涂法和溶胶凝胶法相结合的制备工艺在钢基体上制备了不同成分组成的Fe/A12O3陶瓷涂层。研究了烧结温度对Fe/A12O3梯度涂层钢基复合材料性能的影响，发现两种粘结底层的Fe/A12O3梯度涂层复合材料烧结温度为1220℃时结合效果最好。对复合材料的性能进行比较研究，发现钢基Fe/Al2O3梯度涂层复合材料表面光洁，涂层与钢基体结合效果较好，Fe/Al2O3梯度涂层中各物相晶粒发育良好。 利用XRD、SEM、金相显微镜等检测手段对Fe/AL2O3涂层钢基复合材料表面、断面组成结构以及微区形貌进行分析研究。结果表明:复合材料的组织成分呈梯度变化，且表现出宏观上不均匀性与微观准连续性的特征，消除了涂层材料层与层之间的宏观界面。对涂层表面进行物相分析可知，不同的粘结底层涂层表面分别含有(α-A12O3、AlFeO3、AL3FesO12、A12Fe2O6和α-A12O3、AlFeO3、NiFe2O4等晶相，这些晶相的存在有利于涂层与基体的界面结合，对材料的结构和性能都非常有利。 采用粘结拉伸法测定Fe/A12O3梯度涂层与钢基体界面间的结合强度，研究发现1220℃时两种粘结底层的陶瓷涂层与钢基体的结合强度均大于其它烧结温度的结合强度，其中以FeAL为粘结底层的复合材料结合强度为21.2 MPa，以FeAlNi为粘结底层的复合材料结合强度为25.3 MPa。用显微硬度计对钢基体表面和经1220℃烧结的Fe/A12O3梯度涂层表面的显微硬度进行分析研究，发现两种粘结底层的复合材料显微硬度显著高于钢基体的表面硬度。其中以FeAl为粘结底层的复合材料表面硬度平均为784.25HV，第二种复合材料表面硬度平均为687.29 HV都明显高于钢基体的硬度150.23HV。 对复合材料做抗热震性测试，发现以FeAl为粘结底层样品500℃表面开始出现细纹，并随温度的升高细纹逐渐长大，直至800℃时大块脱落。而FeAlNi为粘结底层试样在500℃下仍然保持良好的表面形貌，且到800℃时没有出现大块脱落现象