图1为不同A12O3质量分数涂层和基体的摩擦因数与时间曲线。从图1a可见，磨损过程包括磨合期和稳定期两个阶段。初始摩擦副需克服表面微坑和凸峰，磨合期初始阶段摩擦因数波动剧烈；高温环境下表面氧化层扩大降低了摩擦因数，磨合期摩擦因数整体呈下降趋势。稳定期涂层A1、A2、A3和基体摩擦因数分别为0.152、0.114、0.095和0.131；随着A2O3质量分数提高，涂层摩擦因数稳步下降；涂层A3初始阶段摩擦因数非常大，直至将近11min后才大幅下滑，这是因为涂层A3表面存在较多凹坑与未熔Al2O3颗粒所致。从图1b可以看出，气门钢表面制备涂层后耐高温摩擦磨损能力明显提高，并且随着Al2O3质量分数的提高涂层磨损体积先减后增。这是由于涂层A2相比于涂层A1硬度得到提高、摩擦因数有所下降，相比于涂层A3，虽然在硬度与摩擦因数上表现略差，但也没有出现涂层A3一样的初始阶段长时间剧烈摩擦，因此其磨损体积更小。
图1 3种涂层和基体材料的摩擦国数以及磨损体积
Al2O3质量分数为10%的涂层的磨损形貌见图2。从图2a看出，磨痕宽度为767um，有轻微塑性变形。从图2b看出，涂层表面有明显的粘着现象，但是无明显划痕与犁沟，表明涂层主要发生粘着磨损。同时由于涂层表面局部氧化磨损严重，高温生成的氧化层在试验中不断剪切、转移、粘着，导致粘着磨损进一步加剧，涂层摩擦因数较高。
图2 Al2O3质量分数为10%的涂层的磨损形貌
Al2O3质量分数为15%的涂层的磨损形貌见图3。从图3a看出，磨痕宽度为625um、深度较浅，表面光滑平顺，无明显塑性变形，这表明涂层A2具备较好的耐磨性。从图3b看出，表面无明显划痕与犁沟，仅有轻微粘着磨损和氧化磨损，这与其磨损体积最小是一致的。
图3 Al2O3质量分数为15%的涂层的磨痕形貌
Al2O3质量分数为20%的涂层的磨损形貌见图4。从图4a看出，磨痕宽度为678um，存在较大的塑性变形，这是由于涂层表面存在较多裂纹、凹坑。从图4b看出，涂层表面以粘着磨损为主、伴随有轻微氧化磨损和微裂纹，微裂纹是高温磨损过程中涂层表面凹坑扩展而成，且微裂纹处氧化磨损较重。
图4 A2O3质量分数为20%的涂层的磨损形貌
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