微弧氧化技术在高温条件下的应用范围也尤为广泛。Curran等发现MAO涂层杨氏模量低，可降低由热应力长生的剥落，并且氧化膜存在大量微孔和非晶相，其导热性能远低于块体晶体氧化物。因此，MAO涂层成为潜在的、有吸引力的热防护涂层，对提高基体金属的抗氧化性能、表面热辐射特性以及高温摩擦磨损性能等都有显著效果。
（1）高温抗氧化性能
金属（Ti、Al、Zr、Nb等）及其合金等常作为高温结构材料，应用于飞行器壳体或发动机零部件等。然而，对于超高速飞行器的壳体，与大气层之间存在的压力和摩擦产生空气动力热，表面温度急剧增加，加剧了金属氧化速率，影响壳体的使用性能。微弧氧化技术表面处理，生成的MAO涂层可作为障碍层，隔绝大气环境中氧气与基体接触，降低氧扩散速率。
解念锁等在TC4钛合金表面制备微弧氧化涂层，其高温氧化测试结果显示：经750℃氧化100h后，TC4钛合金的氧化增重为30.51mg/cm2，而微弧氧化处理后其氧化增重降低至7.8mg/cm2。Wang等对比分析了一步法和二步法微弧氧化对Ti合金表面MAO涂层的高温抗氧化性能影响，其氧化动力学曲线显示，采用两步法能够降低氧化增重速率，同时高温摩擦系数降低了0.1以上。
（2）表面热辐射特性
对于超高速飞行器的壳体，与大气层之间存在的压力和摩擦产生空气动力热，表面温度急剧增加。金属材料的表面热辐射特性极差，室温条件下在中红外波段（3~20um）的表面发射率值低于0.1，温度升高至400~600℃时，其发射率值仅升高至0.2~0.3，无法快速通过热辐射形式将能量辐射到外空间。微弧氧化制备所产生的金属氧化物涂层具有强极性键，有利于提高表面发射率值。
Wang等在Ti合金表面制备微弧氧化涂层，涂层主要由金红石和锐钛矿相的TiO2构成。700℃条件下测试的Ti合金在3~20um波段的发射率约为0.1~0.2之间，并且随着Ti合金热氧化产生氧化膜，其缓慢增加至0.2~0.3；微弧氧化处理后，表面发射率提高至平均0.8，并且随着微弧氧化处理时间的增加，涂层的发射率可进一步提高。Wang等又尝试在Al合金和Mg合金表面进行微弧氧化处理，获得的MAO涂层也具有较高的发射率值。500℃条件下测试的2024铝合金发射率在0.2~0.3之间，热氧化产生的表面氧化物膜层使其发射率在0.3左右；微弧氧化技术处理后，3~8um波段的发射率在0.4以上，8～20um波段的表面发射率可提高至0.8以上，并且随着微弧氧化时间的增加，在3~8um波段的发射率有显著提高。AZ91D型号Mg合金在350℃时的发射率为0.1~0.2之间；微弧氧化处理后，3~8um波段发射率在0.4以上，8~20um波段的发射率提升至0.7以上，该高发射率薄膜可使用在LED灯的散热片上，可提高散热性能。
（3）高温摩擦磨损性能
由于Al在高温条件下较软，易发生黏着磨损，可采用微弧氧化技术改变磨损机制，降低磨损率。Arslan等利用微弧氧化技术，提高了Al合金在200℃的抗摩擦磨损性能，磨损率降低1/3。Liu等研究了不同温度条件下2219铝合金表面微弧氧化涂层的摩擦磨损特性，结果表明，随着摩擦磨损环境温度从试室温升高至160℃，铝合金基体的摩擦系数从0.31升高至0.56，而带有微弧氧化涂层的合金摩擦系数从0.64降低至0.42，其磨损机制未磨料磨损而非黏着磨损。Chen等尝试在Ti-39Nb-6Zr合金表面制备TiO2-Nb205-Zr02涂层。基体合金室温条件下的磨损机制为磨料磨损，400℃条件下转变为磨料磨损、黏着磨损和氧化磨损混合机制；而MAO处理后室温和高温条件下的磨损机制一直为磨料磨损，摩擦系数也有所降低。
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