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红外高发射率陶瓷涂层因其热辐射能力强、耐高温、抗氧化等特点，在可重复使用航天运载器热防护系统表面有大量应用，其作用是将积聚在航天器表面的热量通过热辐射的方式及时高效地散失到外界环境中，以降低航天器表面温度，进而保护内部器件。本论文对金属热防护系统表面高发射率涂层的研制进行了初步探索。论文研究以提高金属热防护系统面板的辐射散热效率为目的，制备了具有高发射率的热防护系统表面涂层；系统地考察了填料种类、填料用量、涂层厚度、环境温度、烧结温度等对涂层发射率的影响；并对涂层与基体的粘结强度、抗热震性能进行了试验测试和分析。首先，采用异丙醇铝水解法合成氧化铝溶胶作为涂料的主要成分，同时针对填料也起到了粘结剂的作用；其次，通过在氧化铝溶胶中掺杂不同种类的高发射率填料，制备了一系列涂料；再次，采用旋转和喷涂两种涂覆工艺，得到了系列涂层；采用HWF-1辐射测试仪测量上述系列涂层的发射率，筛选出了三种高发射率涂料配方，相应的涂层发射率在常温下可达0.96；进一步地，针对三种筛选出的高发射涂料，考察了涂覆工艺（旋转涂覆法和空气喷涂）、涂层中填料浓度、水分余量、涂层厚度、热处理温度等对涂层发射率的影响；建立了双组分复合涂层发射率与厚度关系计算模型，模型理论计算结果与实验值吻合较好，采用该模型可以预报涂层的发射率和临界厚度；另外，采用国标GB5210对涂层与基材间的界面结合强度进行了实验测量；最后，面向具体工程应用，改进了涂覆工艺，采用等离子喷涂氧化铝层作为中间层，在中间层上再用空气喷涂涂覆高发射率层的方式，在高温合金热防护系统面板表面得到了高发射率涂层，该涂层发射率仍保持在0.96左右，满足实际应用需求；并通过实验考察了该合金面板表面高发射率涂层的抗热震性能，结果表面该涂层在800C抗热震性能良好，而在1100C的抗热震性能有待提高。