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钛合金具有比强度高、耐腐蚀和生物相容性好等优点,已在机械、化工、船舶和医疗器械等领域得到广泛的应用。但硬度低、耐磨性能差和高温易发生氧化腐蚀等缺点制约其作为关键高温运动零部件的使用。由于熔覆层与基体之间为冶金结合,结合强度高,熔覆层组织致密、晶粒细小,激光熔覆技术成为改善零件表面缺陷的有效途径之一。为了同时改善钛合金的摩擦学性能和高温抗氧化性能,研究并开发先进复合材料涂层新体系。选用质量分数为NiCr-40%Al-10%Si、NiCr-40%Al-20%Si和NiCr/Cr3C2-40%Al-20%Si的混合粉末为原料,利用激光熔覆技术,在Ti6Al4V合金表面制备复合涂层。采用XRD、SEM和EDS表征了涂层的显微组织结构,分析了复合涂层的物相成分。利用维氏显微硬度计测试了涂层横截面的显微硬度;利用高温摩擦磨损试验机分别测试了Ti6Al4V合金和复合涂层在不同温度(25℃、600℃)的干滑动摩擦磨损性能并分析了其磨损机理;利用高温电阻空气炉和电子天平分别测定Ti6Al4V合金和复合涂层的恒温(800℃)氧化32小时的氧化性能并分析了其氧化机理。试验结果表明:激光熔覆NiCr、Al和Si混合粉末制备复合涂层,涂层的厚度约为1.5 mm,涂层与钛合金基体发生冶金结合。涂层以Ti5Si3和Al3Ni2为增强相,Al3Ti和NiTi为涂层基体。激光熔覆NiCr-40%Al-10%Si混合粉末制备涂层N1具有最高显微硬度(1100 HV0.5),约为Ti6Al4V合金(350 HV0.5)的3倍,但涂层N1的硬质相分布密集且Al3Ni2硬质相为不规则粗大球状,具有高的室温脆性。激光熔覆NiCr-40%Al-20%Si混合粉末制备涂层N2的显微硬度为870 HV0.5,约为Ti6Al4V合金2.5倍,涂层N2的硬质颗粒和涂层基体分布均匀且Al3Ni2硬质相为细小网格状,涂层N2兼有高的硬度和好的韧性。激光熔覆NiCr/Cr3C2-40%Al-20%Si混合粉末制备复合涂层N3,以γ-Ni和Al8Cr5为涂层基体,TiC和Ti5Si3为增强相,涂层的平均硬度约为750 HV0.5,约为Ti6Al4V合金的2倍。摩擦磨损试验结果表明:涂层N1具有高的室温脆性,涂层N1出现严重硬质颗粒脱落,发生严重的三体磨粒磨损,表现较差室温耐磨性能。涂层N2具有高的硬度又具有好的韧性,表现较好室温耐磨性能,约为钛合金的2倍。600℃时,涂层N2表面被氧化,氧化层产生部分固体润滑效果,阻止对磨球与涂层直接接触,其摩擦系数和磨损率较室温均有降低,相对Ti6Al4V合金表现较好耐磨性能。复合涂层N3的室温耐磨性能约为Ti6Al4V合金2.2倍,600℃条件下,热膨胀系数增大,涂层N3发生硬质颗粒脱落,涂层的耐磨性能略低于Ti6Al4V合金。恒温氧化试验结果表明:在空气环境恒温(800℃)氧化32小时后,Ti6Al4V合金发生严重氧化腐蚀,其氧化层主要为疏松多孔TiO2氧化物,氧化层较厚且与Ti6Al4V合金表面发生脱落。涂层N2氧化层主要为连续致密Al2O3、NiO和SiO2氧化物,氧化层较薄且与涂层紧密结合,表现优越抗氧化性能,约为Ti6Al4V合金的9倍。复合涂层N3的氧化层为致密Al2O3、NiCr2O4、TiO和SiO2氧化物,有效阻止氧原子扩散,涂层N3表现优越高温(800℃)抗氧化性能,约为Ti6Al4V合金的7倍。