硼化锆（ZrB₂）具有的极高的熔点、强度和硬度,以及低的热膨胀系数,此外还具有良好的化学稳定性和耐热烧蚀等优异性能,等离子喷涂ZrB₂涂层具有广阔的应用前景。但目前采用直接等离子喷涂ZrB₂复合粉制备ZrB₂基复合涂层存在涂层孔隙率高、致密度低的问题,涂层质量和性能有待进一步提高。本研究为了解决以上问题,采用反应等离子喷涂的方法制备ZrB₂基复合涂层。本文对比研究了直接等离子喷涂ZrB₂-ZrC和ZrB₂-ZrC-Al₂O₃以及反应等离子喷涂Zr-B₄C和ZrO₂-B₄C-Al四种原料体系制备ZrB₂基复合涂层的组织结构与性能（硬度、韧性、结合强度、摩擦磨损性能、抗热震性能和耐烧蚀性能）;揭示了Zr-B₄C和ZrO₂-B₄C-Al体系在等离子喷涂过程中的反应机理以及复合涂层的形成机制;详细研究了喷涂功率、喷涂距离、喂料粒度、喂料固含量和原料配比对反应等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系复合涂层的组织结构和性能的影响。直接等离子喷涂ZrB₂-ZrC和ZrB₂-ZrC-Al₂O₃体系复合粉所得涂层的物相与原料基本一致,仅发生少量氧化。而等离子喷涂Zr-B₄C体系复合粉所得涂层主相为ZrB₂和ZrC,等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系复合粉所得涂层主相为ZrB₂、ZrC和Zr_0.9Al_0.1O_1.95,说明等离子喷涂过程中两体系反应较充分。对比四种体系复合涂层的组织结构发现,等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系复合粉所得涂层组织致密、层状结构明显、且细晶颗粒状ZrB₂和ZrC均匀分布,涂层质量明显优于其他三种体系复合涂层。Zr-B₄C和ZrO₂-B₄C-Al两原料体系的反应机理均可以用“熔融—扩散—反应”机制进行描述。Zr-B₄C体系复合粉进入等离子焰流后,Zr熔化包裹B₄C颗粒,两者之间产生扩散,反应生成ZrB₂和ZrC。ZrO₂-B₄C-Al体系复合粉进入等离子焰流后,Al熔化包裹ZrO₂和B₄C颗粒,液态Al与ZrO₂颗粒之间扩散反应生成Zr原子和Al₂O₃,随后Zr原子与B₄C反应生成ZrB₂和ZrC。通过正交试验和各个影响因素的研究得出在本文实验条件下等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系复合粉制备ZrB₂基复合涂层的最优工艺参数分别为喷涂功率35 kW、喷涂距离为10 cm、料浆固含量为30%、喷涂喂料粒度为-200目³00目以及ZrO₂、B₄C和Al三者质量比为65:12:23。与ZrB₂-ZrC、Zr-B₄C和ZrB₂-ZrC-Al₂O₃三种原料体系涂层相比,等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系复合粉所得涂层具有更高的硬度(1278 HV_0.1)、韧性、结合强度（26.7 MPa）和摩擦磨损性能。利用反应等离子喷涂ZrO₂-B₄C-Al体系制备的ZrB₂基复合涂层的抗热震性能和耐烧蚀性能明显优于直接等离子喷涂ZrB₂-ZrC-Al₂O₃体系复合涂层。