钛合金由于具有高比强、耐腐蚀、优异高温性能等优点,越来越受到人们重视,尤其在航空方面为适应大推重比要求而被广泛应用在飞机结构与发动机上。但随着更大推重比的四、五代机的研制,导致发动机压气机等的工作温度提高到了700℃以上,因此钛合金自身的高温抗氧化性能亟需改善。目前的改善方法有两种,一种是整体掺杂抗氧化元素,但该方法周期长、耗资大,另一种是利用经济实效的高温抗氧化涂层进行防护。传统的Al扩散、MCrAlY包覆型以及Al₂O₃陶瓷氧化物等涂层存在结合力小和稳定性差等缺点。为此本课题创新性地利用微弧氧化技术、磁控溅射技术和低温原位反应合成技术在TC11钛合金表面制备出了结合性能和高温抗氧化性能优异的原位反应复合梯度涂层,大幅提高了TC11钛合金的使用温度。在查阅诸多资料及开展前期试验的前提下,分三部分对研究内容进行了探究。首先,利用了正交实验就微弧氧化技术的电解质、工作电压和工作时间,磁控溅射技术的溅射速率,低温真空管式炉的原位反应生长技术的温度参数进行了探究,最终获得了优化工艺条件下的理想原位反应复合涂层。其次,结合性能测试结果表明,常温下相比对比试样1（磁控溅射+热扩撒）35.0MPa的结合力、对比试样2（微弧氧化+溶胶凝胶）12.0MPa的结合力,原位反应复合涂层结合力高达48.5MPa;高温下与两个对比试样发生了严重的剥落减重相比,原位反应复合涂层的热震曲线仍以较优的抛物线方式进行增长。最后,在600℃、700℃和800℃下分别对基体、MAO涂层和原位复合涂层进行了恒温氧化试验,结果表明,利用低温形成的α-Al₂O₃作为高温抗氧化组隔层,具有优异的高温抗氧化效果,复合涂层在不同温度下氧化速率分别为0.01、0.01和0.03mg²/cm⁴·h,相当于同样温度下微弧氧化试样的1/2、1/4、1/85和基体试样的1/2、1/10、1/265。总之,本课题所研制的原位反应复合梯度涂层具有优异的结合性能和高温抗氧化性能,将TC11钛合金的使用温度从550℃大幅度提高到了700℃,有望满足大推重比发动机对压气机等部件材料的苛刻要求。