铝是现代工业中应用较多的一种有色金属材料,具有贮量丰富、密度小、强度高等优点,被广泛应用于汽车工业、房屋装修、食品包装、航天航空等领域。随着经济社会的高速发展,我国已成为全世界最大的铝消费国与生产国。在铸造生产金属铝锭的过程中,浇注熔融铝液的金属模具（简称铝锭模具）工作环境严苛,短时间内需承受10～700℃温度梯度变化及高温金属铝液的冲刷腐蚀,在长时间的服役过程中易造成模具损坏,导致企业生产成本增加、生产效率降低甚至发生重大安全事故。为提高铝锭模具的使用寿命,本论文通过分析失效铝锭模具的损坏原因与机理,研究制备了保护铝锭模具的磷酸盐基复合涂层。用导热系数低的非金属材料实现对金属模具的保护作用是容易的,提高涂层的使用寿命是涂层能在实际生产中应用的难点与关键,为解决这一关键问题,本文采取如下技术路线:通过氧化铜过渡层调节保护涂层与模具基底的热膨胀系数差距和附着强度,在保护涂层中加入电熔镁砂提高其热膨胀系数,以改善其与模具基底的附着强度,并在涂层中加入氧化铝纤维提高其热震性能。在此技术路线框架下,研究与优化了相关工艺参数,得到如下几点认识:（1）失效铝锭模具内表面存在明显的氧化脱碳现象,导致型腔表面屈服强度与硬度下降,在热应力作用下形成了热疲劳损伤,并进一步受金属液冲刷腐蚀作用,这些是造成模具失效的主要原因。（2）制备的氧化铜过渡层可以增强防护涂层与模具基底的相容性,当过渡涂层的组成配比为:10.0 wt.%碳化硅、50.0 wt.%氧化铜、30.0 wt.%磷酸、5.0 wt.%氧化镁、5.0 wt.%磷酸二氢铝;厚度为20μm时,过渡层在模具基底和防护涂层间形成了良好的化学结合。（3）掺入电熔镁砂能降低防护涂层的弹性模量、提高热膨胀系数、增强附着强度与抗热震性能,当涂层组成配比为:33.4 wt.%电熔镁砂、44.0 wt.%磷酸二氢铝、13.3 wt.%碳化硅、13.3 wt.%α-Al₂O₃时,抗热震性能提高了525%,附着强度提升了两个等级;在该配比下添加氧化铝纤维阻止涂层中微裂纹的扩展、降低涂层弹性模量,以提高涂层的热震性能,当氧化铝纤维加入量为1.6%时,涂层的抗热震次数（700℃）次数为44次,抗热震性能提高了76%,综合性能优于同类涂层。