硼化铬（CrB₂）因具有优异的耐磨性、抗腐蚀性、和耐高温氧化性,在耐火材料、硬质工具材料以及耐磨部件领域有着十分广阔的应用前景。但目前国内外通过等离子喷涂的方法制备硼化铬涂层的研究还相对较少。本文依据Cr和B₄C间以及Al、Cr₂O₃和B₄C间可分别发生反应的原理,采用等离子喷涂的方法,对比研究了直接等离子喷涂CrB₂-Cr₃C₂和CrB₂-Cr₃C₂-Al₂O₃与反应等离子喷涂Cr-B₄C和Cr₂O₃-B₄C-Al四种原料体系制备CrB₂基复合涂层的组织结构与性能;揭示了CrB₂复合涂层的形成机制以及Cr-B₄C和Cr₂O₃-B₄C-Al体系在等离子喷涂过程中的反应机理;同时研究了原料粉成分对反应等离子喷涂Cr₂O₃-B₄C-Al体系复合涂层的组织结构与性能影响。直接等离子喷涂CrB₂-Cr₃C₂和CrB₂-Cr₃C₂-Al₂O₃体系复合粉所得涂层的物相基本与原料粉一致,仅有少量原料粉发生了分解及氧化。而等离子喷涂Cr-B₄C体系复合粉所得涂层的主要物相为CrB₂、CrB、Cr₃C₂和Cr₇C₃;等离子喷涂Cr₂O₃-B₄C-Al体系复合粉所得涂层的主相为CrB₂、Cr₃C₂、Al₂O₃及CrB,原料粉之间反应比较充分。对比四种原料体系所得涂层的显微组织发现,等离子喷涂Cr₂O₃-B₄C-Al体系复合粉所得涂层组织均匀致密,层状结构明显,涂层质量明显优于其他三种体系复合涂层。Cr-B₄C体系在等离子焰流中的反应机理可以用“固相反应-熔融-扩散-反应”机制进行描述。Cr与B₄C在等离子焰流加热条件下首先发生固相反应,然后在Cr粉熔融之后包裹B₄C颗粒发生扩散反应生成CrB₂和Cr₃C₂颗粒,并在高温焰流的作用下大部分的CrB₂、Cr₃C₂颗粒熔化形成共晶组织,而部分未熔的颗粒则弥散分布在涂层组织间隙。Cr₂O₃-B₄C-Al的反应机理为“熔融-扩散-反应”,即在等离子焰流中Al首先熔化包裹Cr₂O₃和B₄C颗粒,液态Al与Cr₂O₃颗粒扩散反应生成Cr和Al₂O₃,随后Cr与B₄C反应生成CrB₂与Cr₃C₂颗粒,并在反应放热以及等离子焰流双重热量的作用下大部分反应生成的CrB₂、Cr₃C₂、Al₂O₃颗粒熔化形成共晶组织,而未熔的生成物颗粒则弥散分布在涂层组织间隙。通过对比不同成分Cr₂O₃-B₄C-Al原料粉所得涂层的组织与性能发现,当Cr₂O_3:B₄C:Al=62:16:22时三种原料粉的反应较为完全,所得涂层质量较好,孔隙率最低,硬度值最高。通过与CrB₂-Cr₃C₂、Cr-B₄C以及CrB₂-Cr₃C₂-Al₂O₃三种体系涂层对比发现,反应等离子Cr₂O₃-B₄C-Al体系所得涂层具有更高的硬度(1230.15HV_0.1)、韧性、抗划痕性能,而由于反应产生的Al₂O₃相含量相对较高,因此其摩擦磨损性能表现不如Cr-B₄C体系优异。在850℃水淬条件下,Cr₂O₃-B₄C-Al体系涂层的热震寿命达到了304次,具有明显较优的抗热震性能,热震过程中涂层的组织膨胀较少,涂层的失效是由打底层的氧化开裂导致。在850℃及1000℃高温下,Cr₂O₃-B₄C-Al体系涂层的氧化增重相对较多,氧化后的组织致密性较高,对涂层内部组织的保护性提高,氧化深入不明显。因此,Cr₂O₃-B₄C-Al体系涂层的耐高温氧化性能较好。