钛合金以其轻质、高比强度的优点在高速飞行器中被广泛使用。但随着飞行器速度的日渐提升,其面临的气动加热问题也越发严峻。飞行器表面的高温会造成表面钛合金结构件的力学性能失效并引起钛合金的氧化与氧脆问题,当热量向飞行器内部传导后,易导致飞行器内部电子元件等关键部件无法正常工作。目前,利用高发射率涂层将表面气动热以辐射形式散失,从而降低飞行器表面温度是一种常用的热防护方式。延长使用寿命并提高安全性。本文采用液相等离子体沉积法、浆料法分别在TA15钛合金表面制备了TiO₂基、Al₂O₃基以及磷酸铝铬基高发射率抗氧化涂层。采用XRD、EDS、SEM、XPS、FT-IR等分析手段对涂层的相组成、元素成分、微观形貌、元素价态、胶粘剂官能团进行表征,研究了涂层对TA15合金在700oC时的红外发射率、高温抗氧化能力以及散热涂层与基体间的剪切强度的影响,并对其机理进行了分析。采用阳极等离子体沉积法在Na₂CO₃碱性体系中制备了同时含有金红石与锐钛矿相的TiO₂涂层,其与基体间有较好的剪切强度,但在3-8μm波段红外辐射能力较低。为了进一步提高涂层的辐射能力,在含有NaAlO₂的碱性电解液体系中制备含有Al₂TiO₅相的陶瓷涂层,使得涂层在3-8μm波段的红外辐射能力得到一定的提高。在酸性体系电解液中采用阴极等离子体沉积法制备了由α-Al₂O₃与γ-Al₂O₃构成的Al₂O₃基涂层,并在其中分别掺入Fe与Mn元素。XRD表征结果显示,过渡金属元素的掺入并未在涂层中产生新相。SEM观察结果表明,随着掺入Fe、Mn元素浓度的提高,涂层的球状堆叠形貌逐渐消失。涂层与TA15基体间始终保持着较好的剪切强度。其光谱发射率显示,Fe与Mn元素的掺入使得涂层的红外辐射能力得到了很大提升,当电解液中Mn:Al摩尔浓度比达到8%时,其3-8μm平均发射率提高了26.7%,8-20μm平均发射率提高了46.4%。同时,Fe与Mn元素的掺入对样品的抗氧化能力没有显著影响。采用浆料法在TA15基体表面制备具有高辐射能力的抗氧化涂层。采用磷酸铝铬胶粘剂作为浆料中的胶粘剂,Al₂O₃、SiC、AlN混合物为固化剂,分别采用了混合氧化物、含SiC混合氧化物、含BN混合氧化物为填料制备了高发射率抗氧化涂层。其中,以混合氧化物为填料的涂层,在其3-8μm波段的平均发射率可达0.74,8-20μm波段平均发射率可达0.87,相比于液相等离子体沉积法制备的涂层有进一步提高。另外,对混合氧化物填料进行了预热处理。研究结果表明,以1050oC预热处理后的混合氧化物为填料的涂层,其红外辐射能力得到了进一步提高。该涂层在3-8μm波段的评价发射率可达0.8,8-20μm波段平均发射率可达0.9。这是由于1050oC预热处理使得涂层中出现了Mn_1.5Cr_1.5O₄亚稳相造成的。但是,相对于液相等离子体沉积涂层,浆料法制备涂层与基体间的剪切强度较低。综合液相等离子体沉积法与浆料法的优点,在TA15合金表面以阳极液相等离子体沉积涂层为过渡层,磷酸铝铬基涂层为辐射层制备了复合涂层。复合涂层具有与磷酸铝铬涂层相近的红外辐射能力,同时,由于磷酸铝铬涂层与阳极液相等离子体沉积制备的过渡层之间良好的机械键合与化学键合作用,相比于单纯的磷酸铝铬基涂层,与基体间的剪切强度大为提高。同时,由于过渡层可以进一步阻止氧气向TA15基体内扩散,复合涂层表现出相对于磷酸盐涂层更强的抗氧化能力。