采用溶胶-凝胶法,在302不锈钢表面制备了经不同温度热处理的ZrO2薄膜。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),研究了热处理温度对ZrO2薄膜表面形貌和相结构的影响。研究结果表明:室温下ZrO2结构呈非晶态,随着温度升高,晶体结构逐渐由四方相(t-ZrO2)向单斜相(m-ZrO2)转变;当热处理温度从400℃升高到600℃时,薄膜表面ZrO2晶粒尺寸由40 nm逐渐增大到70.1 nm,表面粗糙度也由3.34 nm缓慢增大到5.3 nm;而当热处理温度为700℃时,ZrO2晶粒明显增大(109 nm),表面粗糙度迅速增大到33 nm;红外吸收谱显示,随着热处理温度的升高,非晶态ZrO2(648与460.9 cm-1)逐渐向480.2和574.7 cm-1处的t-ZrO2结构以及424.3和732.8 cm-1处的m-ZrO2结构转变,与XRD结果一致。