铜铝合金具有较好的强度、硬度和自润滑性,常作为软质耐磨涂层材料以及铜铝/镍石墨、铜铝/聚酯等封严涂层的原材料。Al含量对铜铝合金的相组成影响显著,进而影响合金和涂层的性能。本文针对新型Cu Al/PHB封严涂层的研制需求,以Al含量范围为0～10wt.%的Cu Al合金作为研究对象,系统开展了Al含量对合金及涂层性能的影响研究。论文使用特殊准随机结构（SQS）进行了建模,采用第一性原理计算方法,计算了晶格常数、力学性能、高温力学性能、热膨胀系数、比热容、熔点、抗氧化性能、相稳定性等性能。同时,采用真空熔炼制备了Cu Al合金,对Al含量为5wt.%、7wt.%和9wt.%的相组成、微观组织、室高温力学性能、热性能与化学稳定性等性能进行了表征,并将实验结果与第一性原理计算结果相结合,探讨了Al元素的含量对合金性能的影响规律,确定了应用于可磨耗封严涂层骨架相的最优Al含量范围。采用大气等离子喷涂制备了Cu7Al/PHB涂层,对Cu7Al/PHB涂层初始态的微观组织结构、力学性能、热性能与化学稳定性进行了测试,并开展了涂层500℃、600℃两种温度下1000h的恒温静态氧化实验,研究了高温长时环境下涂层性能的变化情况。本课题的主要结论如下:计算结果表明,Al含量为0～10wt.%的Cu Al合金中,Al元素含量的增加会增大Cu Al合金的晶格畸变程度,晶格常数增加。随着Al含量的提高,合金的理论杨氏模量呈先升后降的趋势,这种趋势是由于β`相的杨氏模量大于Al含量更低的α相导致的。温度的提高会使杨氏模量显著降低,由基态（T=0K）升温到870K后,杨氏模量下降了约22%。随Al含量的增加,熔点呈下降趋势;合金的热膨胀系数呈上升趋势,比热容先上升后下降,随Al含量的增加,合金的结合能、氧杂质形成能均呈下降趋势,表明相稳定性与抗氧化性均呈上升趋势。合金的实验分析结果表明,5wt.%和7wt.%Al含量的Cu Al合金仅存在α相,9wt.%Al含量的Cu Al合金同时存在α相和β`相。随Al含量的增加Cu Al合金晶格常数呈增大趋势,合金的硬度随Al含量升高而增加。随着Al含量的提高,合金的杨氏模量先减小后增大,计算结果与实验结果符合良好。熔点与计算值误差不超过1.4%。随着Al含量的提高,合金的抗氧化性能呈上升趋势,抗腐蚀性先升高后降低。综合考虑合金的各项性能,优选7wt.%Al含量的Cu Al合金进行后续涂层喷涂与性能测试。基于计算及合金性能测试的结果,采用大气等离子喷涂制备了Cu7Al/PHB可磨耗封严涂层,并进行了性能表征。室温维氏硬度Hv0.1约为120.8,温度对涂层维氏硬度的影响较显著。涂层在不同温度下的抗氧化性能结果表明,随着温度的增加,涂层氧化增重速率加快,涂层在620℃以下的抗氧化性良好。在500℃与600℃两组温度下进行了1000h静态恒温氧化实验,结果表明,相对于氧化时间,氧化温度对涂层组织影响显著。涂层硬度随氧化时间的增长呈上升趋势。腐蚀实验与冲蚀实验表明涂层具有良好的耐腐蚀性、抗冲蚀性。经过本课题优化设计的Cu7Al/PHB在力学性能、稳定性等方面优于现有的商业Cu9Al/PHB涂层。