TC4钛合金具有比强度高、加工技术成熟等优点,得到广泛的应用。但由于摩擦系数大、工作温度低限制了其应用范围。表面处理可以在保持TC4钛合金基体力学性能的同时,改善材料的表面性能。本文采用热浸铝和微弧氧化复合处理的方法在TC4合金表面制备复合涂层,并对涂层的氧化性能进行研究。TC4钛合金在750℃熔融铝液中浸镀3min后,表面形成一层纯铝镀层,800℃扩散退火3h后,纯铝层消失,转变为由Ti Al₃相组成的有许多孔洞的扩散层。微弧氧化后在Ti Al₃扩散层表面形成了一层Al₂Ti O₅陶瓷层。电解液中Na Al O₂含量越高,膜层厚度越大,超过4g/L后,表面质量变差。提高占空比和正向电压都有利于陶瓷层的生长。TC4基体和热浸铝试样在850℃和900℃进行循环氧化实验表明,热浸铝显著提高了钛合金的高温氧化性。热浸铝试样的氧化动力学曲线呈抛物线形。850℃高温氧化过程中,表面形成了一层致密的Al₂O₃保护层,在900℃高温氧化后,表面出现了由Al₂O₃和Ti O₂组成的较厚的混合氧化层。分别对在电解液1(Na₂Si O₃ 8g/L、KOH 2g/L、Na Al O₂ 4g/L)和电解液2(Na₂Si O₃ 8g/L、KOH 2g/L)中复合处理的试样在850℃、900℃和950℃进行循环氧化实验,分析溶液成分对涂层高温氧化性的影响。实验结果表明,复合处理试样在850℃高温氧化性能优于热浸铝试样。900℃温度下,由于Al₂Ti O₅陶瓷层和Ti Al₃扩散层热膨胀系数不同,导致陶瓷层出现裂纹。氧化进行至一定程度后,陶瓷层脱落。950℃温度下,在溶液2中制备的试样陶瓷层更早脱落。对在电解液1中制备的试样在1000℃进行循环氧化实验,Al₂Ti O₅氧化分解为Al₂O₃和Ti O₂,弥合了陶瓷层产生的一部分裂纹,减缓了陶瓷层的脱落。氧化过程中伴随着Al元素的扩散现象,扩散层与基体之间出现了新的扩散层,扩散层中Ti Al₃相一部分转变为Ti Al₂,温度越高,此现象越明显。