本發(fā)明提供了一種金屬表面熱防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)及其制備方法、復(fù)合材料。所述金屬表面熱防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)包括由內(nèi)而外依次設(shè)置于所述金屬基體表面的微弧氧化過(guò)渡層和陶瓷涂層，且所述陶瓷涂層包含由內(nèi)至外熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率呈梯度下降的多個(gè)子層。本發(fā)明提供的熱防護(hù)涂層結(jié)構(gòu)，外層陶瓷涂層設(shè)計(jì)成熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率呈梯度變化的多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而降低涂層之間的熱膨脹差異，緩解基體與涂層之間的界面應(yīng)力，增加涂層整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，在金屬基體與陶瓷涂層之間引入微弧氧化過(guò)渡層，也能夠有效緩解金屬基體與陶瓷涂層之間的應(yīng)力，同時(shí)還提高了陶瓷涂層與金屬基體之間的結(jié)合力。