飞机在军事和民用领域发挥着重要的战略和运输作用。近年来,我国在飞机的研制方面投入了大量的精力。钛及钛合金由于具有较高的比强度,耐蚀性以及耐热性等优异性能而被广泛用作飞机的结构部件。但超高音速飞机在飞行过程中外壳与大气层的剧烈摩擦作用及尾喷管的火焰辐射都会导致机身温度的急速上升,高温下长时间的氧化过程会造成金属内部结构的变化从而损害其力学性能。高红外发射率涂层能够把热量以辐射能的形式进行传导,从而有效降低飞机表面及内部温度的上升,提高飞行寿命。本研究采用微弧氧化法在Ti-6Al-4V钛合金表面制备出具有高红外发射率的涂层。实验分别在 Na2SiO3-（NaPO3）6、（NaPO3）6、Na2SiO3-（NaPO3）6 基础成膜剂中添加碱金属盐类KMnO4、FeSO4、K2ZrF6作为反应电解液。通过改变添加剂浓度与氧化电压,优化得出各体系的最佳掺杂浓度与氧化电压,并研究了真空热处理对涂层性能的影响。实验还研究了涂层中MnO2、FeSO4和ZrO2的非晶态含量,涂层厚度,粗糙度及表面孔隙率对红外发射率的影响。利用XRD、SEM、EDS、XPS等测试手段分别研究涂层中物相组成、微观形貌及元素化学状态的变化,并采用拉伸试验机及傅里叶红外光谱仪测试了涂层的结合强度和红外发射率,探讨了不同条件下影响涂层红外发射率的因素。研究结果表明,涂层中存在的主要物相有金红石-TiO2、锐钛矿-TiO2与基体Ti。电解液中的元素均参与涂层的成膜反应,基础成膜剂以非晶态SiO2、NaH2PO4与Na4P2O7存在,碱金属盐类分别以非晶态MnO2、FeSO4、ZrO2与ZrSiO4存在。涂层内大量非晶态氧化物的生成有利于局域能级与晶格缺陷的形成,可促进其红外发射率的增加。不同电解液的添加剂浓度与氧化电压均对涂层的结合性能有影响。在Na2SiO3-（NaPO3）6-KMnO4电解液中制备的涂层,其结合强度在KMnO4浓度为0.8 g/L,氧化电压为540 V时达到最大40.2 MPa;（NaPO3）6-FeSO4电解液中制备的涂层,其结合强度随FeSO4浓度的增加而下降,随电压的升高先增大后减小,但均大于27 MPa;Na2SiO3-（NaPO3）6-K2ZrF6电解液中制备的涂层,结合强度大部分都大于18MPa;表明实验制备的涂层与基体具有良好的结合性能。实验研究了在两种基础电解液Na2SiO3-（NaPO3）6、（NaPO3）6中加入碱金属盐类,微弧氧化涂层的红外发射率的变化。在Na2SiO3-（NaPO3）6电解液中添加KMnO4制备的涂层,当KMnO4浓度为0.8 g/L、氧化电压为540 V时,涂层的红外发射率达0.88,比没有添加KMnO4时提高了 10%。（NaPO3）6中添加FeSO4制备的涂层,其红外发射率在FeSO4浓度为9 g/L、氧化电压为450 V时高达0.91,已基本接近标准黑体的辐射值（0.93）,比没有添加FeSO4时提高了 31.9%。在Na2SiO3-（NaPO3）6电解液中添加K2ZrF6制备的涂层,其红外发射率在K2ZrF6浓度为6 g/L、氧化电压为480 V时达到0.87,比没有添加K2ZrF6时提高了 7.4%。研究得到电解液的最佳配比为:（NaPO3）6-9 g/L FeSO4;最佳的工艺条件为:氧化电压:450 V,频率:600Hz,占空比:15%,氧化时间:20min。为了模拟涂层在太空中的使用环境,对红外发射率较高的样品进行真空热处理。结果发现,涂层中元素的存在状态基本没有发生变化,但涂层的致密性、结合强度以及红外发射率均有一定的提高。Na2SiO3-（NaPO3）6-KMnO4体系中制备的涂层经过真空热处理后红外发射率从0.88提高到0.91,Na2SiO3-（NaPO3）6-K2ZrF6体系中制备的涂层经过真空热处理后红外发射率从0.87提高到0.91,均已接近标准黑体。