本文采用双阴极等离子溅射沉积技术在TC4合金表面制备纳米Cr₃Si、Cr-Si-N、NiSi₂/Ti₅Si₃涂层,以改善TC4合金高温抗氧化性能、磨损性能和腐蚀性能。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微分析（TEM）等检测方法研究了三种纳米晶涂层的微观组织结构,并测试三种纳米涂层硬度、结合力、磨损性能、高温氧化性能和腐蚀性能,探讨了纳米涂层的韧化、氧化、磨损和腐蚀机理。结果表明:纳米Cr₃Si涂层组织均匀致密,晶粒尺寸小于5nm。纳米Cr₃Si涂层硬度高达28Gpa,是粗晶材料的2.37倍,且具有较高的致密度。晶粒细化改善Cr₃Si涂层的韧性,赋予涂层优良的强韧性结合。纳米Cr₃Si涂层与基体结合良好,结合力为80N。纳米Cr₃Si涂层具有优异的抗氧化性能,氧化动力学遵循抛物线定律,表面形成了连续致密的Cr2O3和非晶SiO2氧化膜。纳米Cr₃Si涂层的磨损对载荷不敏感,比磨损率与TC4合金相比降低了两个数量级。腐蚀性能测试结果表明细小的晶粒加快了钝化元素的扩散,促进连续致密的钝化膜的形成,赋予纳米Cr₃Si涂层良好的腐蚀性能。纳米Cr-Si-N涂层由CrN组成,Si以固溶体的形式存在于CrN中。氮分压的升高导致纳米Cr-Si-N涂层晶粒细化,且沿着（111）晶面择优生长。而温度的升高促使纳米Cr-Si-N涂层的择优取向从（111）向（200）转变。氮分压和温度的升高促进了涂层硬度的提高,而涂层的结合力随着氮分压的提高而降低。磨损试验结果表明纳米Cr-Si-N涂层具有优异的耐磨性能。纳米NiSi₂/Ti₅Si₃复合涂层由外层厚度为7μm的NiSi₂沉积层和其下3μm厚的Ti₅Si₃扩散层组成,沉积层的平均晶粒尺寸约为20-40 nm左右,而扩散层的平均晶粒尺寸约为70-100 nm,且存在大量的栅栏状孪晶。纳米晶NiSi₂/Ti₅Si₃复合涂层硬度呈梯度分布,与基体具有较高的结合强度,其结合力为49 N。晶粒细化和孪晶提高了涂层的韧性。磨损试验和腐蚀性能测试结果表明纳米NiSi₂/Ti₅Si₃复合涂层改善了TC4合金的耐磨和耐腐蚀性能。