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为了改善Al2O3陶瓷涂层的介电性能，本文采用大气等离子喷涂工艺，以Al2O3粉体和Al2O3-MgAl2O4比例为50:50、70:30、90:10三种混合粉体为喷涂粉体，在纯铜基体上制备Al2O3-MgAl2O4多层型复合梯度涂层。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱仪分析了涂层的相组成、显微结构和成分分布。对涂层的粘结强度、显微硬度、气孔率及残余应力进行了分析；并且采用介电谱仪对涂层的介电性能进行表征；采用耐压测试仪对涂层的抗直流电压性能进行了测试。结果表明：各复合涂层呈典型的层状结构，成分分布均匀，涂层中的Al2O3以亚稳相γ-Al2O3为主，MgAl2O4以稳定的尖晶石相存在。拉伸试验表明，拉伸破坏类型属于内聚破坏。涂层显微硬度分布符合Weibull分布规律。图像分析法测得Al2O3-50wt.%MgAl2O4复合涂层、 Al2O3-30wt.%MgAl2O4复合涂层、Al2O3-10wt.%MgAl2O4复合涂层以及Al2O3涂层的气孔率分别是9.36%、3.17%、5.96%、3.87%。顶层Al2O3表面残余应力分析表明，多层型结构涂层的表面残余应力明显小于双层型结构，这是因为涂层成分的缓慢过渡起到了缓解应力的作用。经计算证明各相邻复合梯度涂层间界面残余应力均为压应力，显著改善了涂层的抗外力冲击性能。Al2O3-MgAl2O4多层型复合梯度涂层表现出优良的介电性能，各复合涂层的介电常数和介电损耗随频率和温度的变化表现出相似的趋势，在测试频率范围为0～10MHz，温度范围为25～300℃的条件下，涂层的介电损耗最大不超过0.2。Al2O3-MgAl2O4多层型复合梯度涂层的抗直流电压值最高达到8.5kV。经封孔处理后涂层的抗直流电压比封孔前平均提高了32.86%。综上所述，Al2O3-MgAl2O4多层型复合梯度涂层表现出优异的介电性能，同时也具有良好的显微结构、基本力学性能和应力状态。