为提高大气等离子喷涂(APS)TiO2陶瓷涂层的结合强度及其摩擦磨损性能,采用喷雾造粒的纳米结构TiO2粉末为原料,利用APS工艺制备出TiO2陶瓷涂层,研究了涂层的显微组织、相组成、力学性能和摩擦磨损性能,并与常见的微米级TiO2粉末制备的陶瓷涂层组织性能进行了对比.结果表明,微米TiO2粉在喷涂前后相成分从板钛矿变为金红石和锐钛矿的混合相;而纳米团聚的TiO2粉喷涂前后无明显的相成分变化,均以金红石相为主.纳米TiO2涂层的孔隙率为1.4％,低于微米粉涂层的3.3％.纳米TiO2涂层的力学性能优于微米涂层,微米涂层硬度为934.2　HV0.1,而纳米涂层的硬度为1　349　HV0.1;纳米和微米涂层的弹性模量分别为203.1和185.8　GPa;纳米涂层的断裂韧性为2.1　MPa·m1/2,略高于微米涂层的2.0　MPa·m1/2;纳米涂层的结合强度可达46.8　MPa,是微米涂层的3.18倍(14.7　MPa).此外,在相同的摩擦条件下,纳米TiO2涂层的摩擦因数为0.69,比微米TiO2涂层更低,纳米涂层的磨损体积也比微米涂层更少.综合来说,纳米TiO2涂层相对于微米级TiO2涂层体现出更好的综合力学性能.