钛合金由于具有密度较小、比强度高和耐蚀性强等优异性能而被应用于航空航天等多个领域。钛及钛合金在飞机整体结构使用重量中的占比已经成为了衡量飞机材料的先进标准之一。然而钛合金随着工作温度的升高其抗氧化性会大大降低。因此,钛合金高温性能的不足限制了其在高温服役环境下的进一步应用。研究表明,通过表面改性手段在基体上制备一层抗氧化性能良好的涂层,是一种具有可行性的方法。因此,本文通过激光熔覆原位自生这一技术手段,在TC4钛合金表面制备Ti-Al-B涂层来改善其高温抗氧化性能。本文通过激光下Ti、Al和B三种元素之间的原位自生反应,在TC4钛合金表面制备出了抗氧化性能良好的涂层。熔覆涂层与TC4基体之间呈良好的冶金结合,且涂层具有良好的宏观形貌,无明显的裂纹以及气孔等各种缺陷。本文主要通过光学显微镜(OM)来观察涂层的显微组织,利用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的微观形貌,利用能谱仪(EDS)研究涂层中的元素分布,以及X射线光电子能谱仪(XPS)分析元素的结合态,结合X射线衍射仪(XRD)确定了涂层中物相组成。借助显微硬度计和管式炉分别测试了 Ti-Al-B涂层的显微硬度和高温抗氧化性能,并对涂层得以改善其高温抗氧化性能的机理进行了分析。由以上实验和测试,得出了以下结论:单质粉末的元素混合粉末成型效果不佳,而预合金化粉末成型效果良好,原因是Al元素的熔点低,密度低,当其以单质存在时,易于挥发和飞溅。本课题利用激光熔覆在TC4基体表面制备了 Ti-Al-B涂层,熔覆涂层与TC4钛合金基体呈冶金结合。涂层中所含的主要物相均包括α-Ti、Ti3Al、Al2O3以及少量Ti的氧化物和TiB。经元素分析可以确定涂层中的Ti主要以Ti和Ti2Al的形式存在,A1主要以Ti3Al和Al2O3的形式存在。激光原位自生Ti-Al-B涂层最高的显微硬度能够达到1177.5 HVo.2,是基体的3.27倍。在800℃ × 24h × 5循环氧化条件下,涂层的抗氧化性能相对TC4钛合金基体可以提高10～15倍。涂层的抗氧化性能得以改善的原因主要有两点:一是,B元素的存在细化了涂层的组织,涂层氧化膜的致密性和连续性得以提升,能有效阻碍空气中的氧向内部扩散;二是,B元素可以提高涂层与氧化膜之间的粘附性,使生成的氧化膜不易从涂层处脱落或开裂,从而对基体产生良好的保护作用。