涂层技术与材料表面改性技术已成为材料科学的一个重要分支。纳米材料由于其结构的特殊性,具有一般材料难以获得的优异性能, 为涂层材料性能的提高提供了有利的条件。将纳米粉体与表面涂层技术相结合, 制备含有纳米粉体的表面复合涂层, 可使基体表面的力学、物理和化学性能得到改变, 赋予基体表面新的力学、热学、光学、电磁学和催化敏感等功能, 达到材料表面改性与功能化相结合的目的。一般来说, 凡是传统的表面涂层技术, 都可以用于(或者稍加改造)实现纳米材料复合涂层。所以, 制造纳米涂层的方法很多, 主要包括各类沉积(含气相沉积和液相沉积)、喷涂(含常温喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等)和镀覆等多种方法。利用这些涂层技术, 针对涂层的性能, 添加纳米材料, 都可以获得纳米复合体系涂层。其中激光熔覆技术属于近年来发展起来的的第二代表面技术, 其将激光技术和热喷涂技术进行复合, 使本体材料的表面具有更加卓越的性能, 为陶瓷材料的应用开辟了一条新的途径。而纳米材料的激光熔覆则又体现了纳米材料与激光熔覆技术的进一步复合, 该技术的成功使用无疑可将金属材料的高强韧性、良好的工艺加工性与纳米陶瓷材料的优异性能有机地结合起来, 从而达到显著改善工件表面耐磨、耐蚀、耐热等性能的目的。铺设纳米Al2O3粉末并经激光熔覆处理后的陶瓷层(TC-2)的低倍SEM形貌如下图所示。从上至下依次为陶瓷层、NiCrAl层和金属基体。伴随着激光作用及纳米Al2O3的渗入, 激光作用区的组织与原等离子喷涂层相比, 晶粒更细化, 涂层组织更加致密, 疏松孔洞明显减少, 层状堆集特征得以消除, 颗粒以球状、片状、多边形为主。这是激光重熔和纳米陶瓷材料双重作用的效果。涂层表面XRD 分析结果表明, 激光熔覆层由α-Al2O3和TiO2组成。这说明所形成的纯纳米涂层厚度较薄, 没有足够的厚度, 所以内层出现TiO2相, 但在激光作用下处于亚稳定状态的γ-Al2O3已经全部转化为稳定状态的α-Al2O3。研究纳米Al2O3渗入后的磨损状态, 分别取等离子喷涂陶瓷层(未经激光重熔)、激光重熔等离子喷涂陶瓷层(不铺纳米粉末)、激光烧结Al2O3纳米的等离子喷涂陶瓷层进行对比。可见, 其磨损质量损失均随着磨损时间的增加呈近似线性增加, 但由于等离子喷涂层本身组织的不均匀、疏松及气孔诸多缺陷存在, 其磨损量最大, 且随时间的增加磨损量增加明显;而渗入纳米Al2O3后的涂层磨损量小, 且趋势比较平稳。由于兼顾到纳米颗粒的长大和对飞溅的控制, 采用的激光功率小, 单纯激光重熔Al2O3的效果并不十分明显, 其耐磨性是原等离子喷涂层的1.3倍。然而,纳米Al2O3渗入后的陶瓷层是等离子陶瓷层(Al2O3/TiO2)耐磨性的2.3倍。主要原因是等离子喷涂层在激光作用下晶粒得到细化，原有孔隙封闭， 同时分散在粗大颗粒之间的纳米颗粒起到填充、提高致密化程度的作用, 降低了涂层剥落的倾向, 对耐磨性能的提高起到积极作用。
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