镁合金耐腐蚀和耐磨性差，严重制约了其应用。在其表面形成陶瓷涂层能有效解决这一问题，而等离子喷涂技术能很好地熔融陶瓷材料，是一项具有良好应用前景的表面处理方法。国内外已对等离子喷涂原理、涂层结构、性能等进行了大量研究，但在镁合金基体上等离子喷涂的研究相对较少。本文对AZ91D镁合金基体表面等离子喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂陶瓷复合涂层开展工作，通过正交试验优化喷涂工艺参数，利用SEM、EDS、XRD分析涂层微观组织特征，通过硬度、拉伸和冷热冲击试验研究涂层的硬度分布、结合强度和抗热震性能，采用干摩擦磨损试验研究不同载荷、不同线性滑动速度下涂层的摩擦磨损特性，通过浸泡试验和电化学试验研究和比较封孔与未封孔涂层的耐腐蚀性能。试验结果表明，当粘结层工艺参数为：电源功率24kW、喷涂距离105mm、送粉量25g/min、主气流量60psi，陶瓷层工艺参数为：电源功率25kW、喷涂距离110mm、主气流量65psi、送粉量23g/min时，NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层得到优化。经优化后，NiCoCrAlY粘结层与基体形成了较为致密的结合面，且与Al₂O₃-13%TiO₂陶瓷层互有渗透、交叉和啮合，形成“冶金+机械”的混合结合界面，有利于提高涂层的结合性能。NiCoCrAlY涂层主要由Ni3Al相和γ-Ni基固溶体组成，Al₂O₃-13%TiO₂陶瓷层中以γ-Al₂O₃和α-Al₂O₃为主，另外含有少量的Al2TiO5。NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层在20℃³50℃温度循环环境下表现出良好的抗热震性能。NiCoCrAlY粘结层的加入有效延长了涂层在冷-热冲击环境中的使用寿命。涂层热震失效的本质为氧化应力和热循环应力综合作用下的疲劳失效。镁合金表面喷涂NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层后硬度大大提高，陶瓷层主体区显微硬度平均值达975.83HV。涂层的摩擦系数随载荷和线性速度的增加而增大，但当载荷和线性速度分别增大到30N、100mm/s时，摩擦系数反而大幅度减小。较小的试验载荷和线性速度下，涂层的磨损以微凸物磨料磨损为主，试验载荷和线性速度增大，磨损方式主要是粘着磨损。NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层试样在3.5%NaCl溶液中的腐蚀失重远小于AZ91D镁合金，涂层经封孔处理后腐蚀失重更小，尤其石蜡封孔涂层，腐蚀速率仅为0.13g/（m²·h）。电化学试验中，封孔与未封孔NiCoCrAlY/Al₂O₃-13%TiO₂复合涂层自腐蚀电流均比镁合金基体下降至少4个数量级。