TiAl基金属间化合物（简称TiAl合金）具有密度低（3.7⁴.2 g/cm³）,高温比性能和抗高温蠕变性能优异,以及抗“钛火”等特性,是一种新型高温结构材料,在航空航天工业,汽车工业以及兵器工业具有广泛应用前景。然而,当服役温度高于800℃时,TiAl合金表面容易形成不具保护基体作用的混合氧化层（Al₂O₃+TiO₂）,导致合金氧化失效,严重缩短TiAl合金的服役寿命。为此,研究人员提出合金化和表面处理等措施提高TiAl合金的抗高温氧化性能。其中,玻璃陶瓷涂层由于其成分范围宽、热膨胀系数跨度大且热稳定性和化学稳定性好等优点,是一种较理想的TiAl合金高温氧化防护涂层材料。近年来,课题组提出了采用电沉积技术在TiAl合金表面制备SiO₂涂层,该涂层与TiAl合金基体结合力较好,并具有外层粗糙多孔、内层致密的特殊结构,显著提高TiAl合金在900℃下的抗氧化能力。本文在前期研究基础上,将电沉积SiO₂涂层作为中间层,通过空气喷涂技术制备水玻璃涂层,发挥了电沉积SiO₂涂层的结构优势,从而获得了与TiAl合金结合更优异的SiO₂-玻璃陶瓷复合涂层。此外,通过向水玻璃中掺杂陶瓷颗粒进行改性处理,进一步提高复合涂层的高温氧化性能。论文研究了具有涂层防护的TiAl合金高温氧化行为,采用SEM、EDS和XRD等技术手段研究了试样表面形貌、成分以及物相在服役过程中的演化行为,研究了涂层/基体界面的反应及组织演化规律,并探讨了涂层的高温氧化机理。第三章以硅酸四乙酯（TEOS）和硅酸钾水玻璃（K₂O:SiO₂=1:3）为原料,通过电沉积和空气喷涂技术在TiAl合金表面制备了SiO₂-玻璃陶瓷混合涂层,并研究了复合涂层在1000℃下的氧化行为。结果表明:复合涂层防护下的TiAl合金抗高温氧化性能显著提高,经氧化100 h后增重仅为1.16 mg/cm²。这是由于结构致密的玻璃陶瓷涂层可有效阻碍氧元素向基体的内扩散,而SiO₂中间层不仅可阻碍基体内Ti和Al元素的外扩散,进一步阻止氧与基体的接触;还可有效提高玻璃陶瓷涂层与基体间的结合能力。第四章中,为解决玻璃陶瓷涂层在高温环境下流淌性较高的问题,向水玻璃中掺杂了不同含量的8YSZ粒子,并研究了掺杂复合涂层试样在1000℃下的氧化行为。结果表明:3 wt.%8YSZ掺杂的复合玻璃陶瓷涂层试样具有较好的抗高温氧化性能,氧化100 h后试样增重为1.12 mg/cm²。这是因为引入的8YSZ粒子可作为玻璃陶瓷涂层的骨架,降低玻璃陶瓷涂层高温流淌性,从而提高合金的抗高温氧化性能。然而,8YSZ粒子的引入同时也降低了气体排出速率,易加速Ti、Al元素的外扩散,导致涂层/基体界面处产生Ti₅Si₃相和柯肯达尔孔洞,同时形成界面结构为Al₂O₃层/TiO₂+Ti₅Si₃混合层/Z相层。第五章为解决8YSZ粒子掺杂复合涂层界面孔洞问题,在第四章基础上向3wt.%8YSZ粒子掺杂的水玻璃中引入不同含量的ZrB₂粒子,制备ZrB₂/8YSZ粒子共掺杂复合玻璃陶瓷涂层,并研究了共掺杂涂层试样的高温氧化行为。结果表明:ZrB₂粒子的引入可进一步降低涂层试样的氧化增重,含3 wt.%ZrB₂粒子的复合玻璃陶瓷1000℃氧化200 h后增重仅为0.66 mg/cm²。这是由于ZrB₂粒子在高温下发生氧化反应,消耗涂层内的氧气,生成玻璃态B₂O₃（l）,提高局部玻璃陶瓷涂层流淌性,愈合界面孔洞;同时,B₂O₃的高温气化过程带走涂层热量,降低试样增重,提高试样的抗高温氧化性能。但需要指出的是,含1 wt.%ZrB₂的复合玻璃陶瓷具有更稳定的界面结构（Al₂O₃层/Z相层）。这是由于ZrB₂氧化生成的ZrO₂高温下会与涂层中玻璃相反应生成K₂ZrSi₃O₉,消耗玻璃涂层,降低涂层的抗高温氧化性能。而SiO₂中间层在高温下向玻璃相中溶解,延缓涂层失效。