等离子喷涂氧化铝（Al₂O₃）陶瓷涂层可显著提升TC4钛合金的耐磨与绝缘性能，然而涂层与基体间较弱的界面结合力是导致其过早失效、制约工程应用的关键瓶颈。为此，本研究旨在探究通过预热基体以原位生成界面氧化层这一简单、高效的方法，系统研究预热温度对涂层界面结构与综合性能的影响规律，对深化界面结合理论及推动高性能涂层应用具有重要价值。本文采用大气等离子喷涂技术，在30°C-650°C温度范围内预热TC4钛合金基体后制备Al₂O₃涂层，通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、能谱分析（EDS）、透射电子显微镜（TEM）、拉伸结合强度测试、划痕法、三点弯曲试验及体积电阻率测量等多种分析手段，表征涂层微观形貌、物相组成、力学性能及电学性能等。预热处理显著优化了涂层质量，当预热温度升至650°C时，涂层孔隙率从未预热的5.79%降至3.32%，致密性明显改善；预热温度达到350°C及以上时，基体表面原位形成连续TiO/TiO₂混相氧化层，促使结合机制由单一机械结合向机械-化学结合转变，结合强度从35.3 MPa提升至65 MPa，且三点弯曲与划痕测试中涂层抗裂性增强；高温预热促进了涂层中亚稳态的γ-Al₂O₃向热力学更稳定的α-Al₂O₃相的转变，并在界面附近诱发γ-Al₂O₃纳米晶化，形成高密度晶界网络，使涂层的体积电阻率从1.76×10⁶ Ω·m大幅提高至4.34×10⁷ Ω·m，电绝缘性能得到同步优化。几何相位分析进一步揭示，高温预热诱导涂层内部形成均匀弥散的纳米级应变网络，显著提升了裂纹容限与能量耗散能力。本文证实了基体预热是一种能有效同步强化陶瓷涂层界面结合、改善微观结构并提升功能特性的关键方法，为航空航天等领域高性能钛合金部件表面防护涂层的设计与寿命延长提供了可靠的工艺方案和理论依据。

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