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高温真空集热管是槽式热发电系统的重要部件,而光谱选择性吸收涂层是真空集热管实现光热转换的关键材料,其一般服役环境为高温真空环境。集热管在长期高温服役过程中,管内的导热油介质在高温下发生热分解缓慢释放氢气。氢气渗透进入集热管的真空夹层,导致吸热涂层服役环境为高温氢气环境。选择性吸收涂层在高温下可能发生扩散、氧化、相转变等反应导致光学性能衰减,而高温下氢气也易导致材料的光学、力学性能和结构发生变化。因此研究涂层在高温真空以及氢气环境下的稳定性,对于提高集热管工作可靠性具有重要的意义。本文以AlON/TiAlOND/TiAlONM/Cu选择性吸收涂层为对象,对比研究涂层在高温真空和氢气环境下的热稳定性。制备态涂层吸收率为0.940,发射率为0.08(82℃)。采用吸收率/发射率测试仪、分光光度计、XRD、SEM、TEM、AES口椭偏仪等分析了涂层的光学性能、相结构、微观形貌、成分和光学常数等变化规律,揭示了涂层光学性能的衰减机制,主要结论如下：(1)经500～600℃高温真空退火后,涂层微观形貌与多层膜结构保持稳定,其吸收率随温度升高和保温时间延长而降低,发射率基本稳定不变。涂层吸收率降低的原因与退火温度密切相关。涂层经550℃退火后,其AlON和TiAlONM膜层晶化生成六方AlON和立方TiAlON相；N元素从TiAlON双吸收层扩散至AlON层,O元素从AlON层扩散至TiAlON双吸收层,Ti、Al和Cu元素保持稳定。AlON和TiAlONM膜层晶化导致折射率和消光系数变化,元素扩散导致界面宽化改变了膜层厚度,综合导致涂层最优化结构破坏,吸收率降低。而600℃退火后,吸收率衰减严重,且发生突变。除AlON和TiAlONM膜层晶化和元素扩散外,TiAlOND层也发生晶化,使其光学性能由半导体转变为电介质特性,进一步降低了涂层的吸收率。(2) AlON/TiAlOND/TiAlONM/Cu涂层在450～500℃对氢渗透阻挡作用甚微。高温氢气氛退火后,吸收率随退火温度升高和时间延长而降低,且下降幅度大于真空退火条件。涂层在550℃以下氢气氛退火后,涂层的微观形貌和多层膜结构基本保持完整不变,而在600℃以上退火后,涂层表面出现大面积的裂纹和鼓包,多层膜结构受到破坏。涂层经550℃氢气氛退火后,涂层中的TiAlONM层和AlON膜层晶化,分别生成立方TiAlON和六方AlON相。成分分析表明AlON层中O原子含量因与H发生反应而降低。各膜层中的N、Al、Ti元素含量保持不变。(3) AlON/TiAlOND/TiAlONM/Cu涂层在550℃以下氢气氛中退火后,AlON和TiAlONM膜层晶化及AlON层中氧元素含量降低导致其折射率和消光系数减小是造成涂层吸收率衰减的主要原因。而600℃退火后,TiAlOND和TiAlONM层的折射率和消光系数明显降低,进一步造成涂层吸收率衰减。(4)高温下,氢气与AlON层的反应导致涂层表面粗糙度上升,从而涂层吸收率衰减更严重。在高于600℃退火,溶解在涂层基体Cu中的H原子在降温过程逐渐聚集形成氢泡,造成涂层开裂和鼓起,涂层结构稳定性降低。