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Ti2AlNb合金具有比强度高、密度低、断裂韧性好和抗蠕变性强等优异性能，有望成为航空航天用高温结构材料。与传统α2-Ti3Al合金相比，该材料具有更好的室温延展性和可塑性，受到广泛关注和研究。但Ti2AlNb合金的抗高温氧化性、本身的热发射率和高温磨损性能限制其实际应用，因此需要制备一层热防护涂层来提高合金的高温性能。目前，微弧氧化陶瓷涂层以其多参数控制、膜基结合强度高、抗腐蚀和耐磨损以及绿色高效等优点成为Ti合金表面改性的有效手段，但对其高温性能的研究较少。本文目的在于探究微弧氧化工艺对Ti2AlNb合金表面陶瓷涂层的组织结构、抗高温氧化性能、高温发射率和摩擦磨损性能的影响规律，并揭示微弧氧化陶瓷涂层的高温氧化、热辐射与磨损机理。本文以Ti2AlNb合金为基体，采用微弧氧化法分别在NaAlO2和Na2SiO3电解液中制备涂层，并对制备工艺进行正交试验，确定制备工艺参数为：电解液浓度25g L–1、电压550V、频率600Hz、占空比8%和制备时间20min，并在此基础上通过分步控压或调节制备时间来调控涂层的组织结构，提出了一种二步控压微弧氧化工艺来制备抗高温氧化和高发射率的陶瓷涂层。选取NaF、Na2CrO4和Al2O3添加到NaAlO2电解液中用以提高涂层的抗高温氧化性能，而向Na2SiO3电解液中引入SiC、NH4VO3和Cr2O3来改善涂层的热辐射性能。采用X射线衍射、扫描电镜、涡流测厚仪和表面轮廓仪等分析方法表征涂层的组织结构。结果表明，引入NaF可加快涂层生长并促进Al2TiO5相形成；添加剂Na2CrO4增大涂层表面粗糙度并提高γ-Al2O3相含量；添加Al2O3粉体可参与涂层生长并形成Al2TiO5相；而添加纳米SiC或Cr2O3可直接进入涂层内部，形成高辐射组元；引入NH4VO3能显著提高涂层的厚度。采用恒温氧化法研究NaAlO2电解液中制备不用涂层在800oC和空气中的氧化行为。结果发现，微弧氧化处理Ti2AlNb合金的抗高温氧化性能得到明显改善。二步控压工艺制备涂层在800oC恒温氧化150h的氧化增重为1.18mg cm–2，而引入4g L–1的Na2CrO4或Al2O3制备涂层的氧化增重分别为0.91mg cm–2和1.33mg cm–2，均比Ti2AlNb合金减少50%以上。通过对涂层氧化动力学和高温氧化产物的分析，揭示了微弧氧化陶瓷涂层的高温氧化机理。涂层可以抑制空气中的氧扩散进入合金基体，并在涂层/基体界面处形成致密氧化膜阻止其进一步氧化，改善涂层内部结构或增加涂层中铝氧化物的含量都有助于提高微弧氧化陶瓷涂层的抗高温氧化性能。采用能量比较法测试Na2SiO3电解液中制备的不同涂层在600oC下的法向光谱发射率，用以表征涂层的高温热辐射性能。结果表明，Ti2AlNb合金的法向光谱发射率在3~20μm波段内为0.2，而涂层的发射率在短波段(3~8μm)内超过0.5，在长波段(10~20μm)内大于0.8。添加SiC制备的涂层在3~20μm波段内的发射率均大于0.8，而引入NH4VO3和Cr2O3可使涂层在3~8μm和10~20μm波段内的发射率分别提高到0.7和0.9。结合涂层组织结构与发射率的研究，指出微弧氧化陶瓷涂层的高温发射率主要受涂层的物相组成与表面粗糙度的影响。涂层内部的高吸收率物相可加强对入射电磁波的本征吸收，而粗糙的表面结构可加长电磁波散射路径并消耗能量，因此通过调节组织结构或掺杂物相可改善微弧氧化陶瓷涂层的热辐射性能。最后采用直接拉伸法测试涂层与基体的结合强度，发现拉伸破坏多发生在涂层/树脂界面处，涂层/基体结合强度高达35MPa。干摩擦磨损试验结果表明，涂层在室温和600oC下均表现出良好的摩擦磨损性能。室温下涂层的磨损机制以机械抛光和脆性微断裂为主，600oC下还伴有疲劳磨损和局部剥层。在NaAlO2电解液中采用二步控压工艺制备的涂层具有较好的耐磨性，室温和600oC下的磨损率分别为8.28×10–6mm3N–1m–1和6.07×10–6mm3N–1m–1；而在Na2SiO3电解液中添加SiC制备的涂层表现出较好的减摩性，室温和600oC下与Si3N4球对磨时的摩擦系数分别为0.45和0.55。本文研究工作可为Ti2AlNb合金表面新型热防护涂层的开发提出新的工艺途径，为提高Ti2AlNb合金的抗高温氧化性能、热辐射性能和摩擦磨损性能提供新的思路，为拓展微弧氧化陶瓷涂层的应用范围、促进Ti2AlNb合金在航空航天高温结构材料方面的应用提供理论支撑。