γ-TiAl合金相较于其他高温合金,在比强度、密度和高温强度等性能方面表现更为优异,因此广泛应用在航空航天发动机等领域。但由于其抗高温氧化性能和耐磨损性能不足,大大地限制了γ-TiAl合金进一步的发展和应用。针对以上的问题,本课题采用双层辉光等离子表面合金化技术在γ-TiAl合金表面制备等离子CrNbSi合金层,并对其耐磨损性能及抗高温氧化性能进行研究。本课题中双层辉光等离子表面CrNbSi合金化的工艺参数为:源极电压750V,阴极电压500V,气压35Pa,保温时间3h,极间距16mm。结果表明,制备的CrNbSi合金层表面平整、结构致密,与基体结合牢固,没有明显的裂纹和孔洞。合金层的总厚度为9μm,包括沉积层与扩散层,其中沉积层厚度约为5μm,扩散层厚度约为4μm。XRD分析表明合金层中主要由Cr2Nb相（Laves相）和Cr Si相组成。由于这些强化相的存在,CrNbSi合金层的显微硬度为1093.22 HV0.1,约为基体表面显微硬度(377.56 HV0.1)的2.9倍。纳米压入测试结果表明,CrNbSi合金层具有更高的硬度（1029.283MPa）和弹性模量（254GPa）,可以更好地抵抗塑性变形。通过恒温氧化试验研究和分析γ-TiAl基体和CrNbSi合金层在700℃、800℃、900℃下的高温氧化行为。结果表明,γ-TiAl基体氧化膜中的氧化产物均为Ti O2和Al2O3,随着温度升高,Ti O2的含量占比增加,而结构疏松的Ti O2会导致氧化膜逐渐破裂和剥落,加剧基体氧化的程度,表现出较差的抗高温氧化性能。在高温下,CrNbSi合金层形成的氧化膜结构致密,和基体结合牢固,未发生剥落现象。在700℃时合金层的氧化产物为Al2O3和Cr2O3,随着温度的增加,800℃和900℃下合金层的氧化产物中均形成了新相Cr Nb O4。其中在800℃下氧化初期CrNbSi合金层表面生成致密的Al2O3和Cr2O3氧化物,有效地阻止了O向基体的扩散,改善了CrNbSi合金层的抗高温氧化性能。随着时间的延长,CrNbSi合金层氧化膜中的氧含量占比增加至最大值,由于含氧量的增加导致了Cr Nb O4相的形成,进一步阻止了氧元素的内扩散,因此氧化后期氧化膜中的氧含量趋于平稳。对比两者氧化动力学曲线结果可知,γ-TiAl基体的单位面积内氧化增重分别为6.372mg/cm~2、32.165mg/cm~2、55.411mg/cm~2,CrNbSi合金层的单位面积内氧化增重分别为2.213mg/cm~2、8.129mg/cm~2、14.359mg/cm~2,CrNbSi合金层的氧化增重远小于γ-TiAl基体,说明等离子表面CrNbSi合金化可以有效地提高γ-TiAl基体的抗高温氧化性能。在不同载荷条件下的摩擦磨损行为研究表明,当载荷为4.2N-40N时,γ-TiAl基体的摩擦系数剧烈波动,随着载荷不断增加,基体的磨损程度和磨损体积均增加,分析其磨痕形貌发现γ-TiAl基体表面出现严重的磨粒磨损现象,是典型的磨粒磨损特征。而CrNbSi合金层摩擦系数波动幅度较为平缓,随着载荷不断增加,磨损程度和体积也有一定程度地增加,但增加程度远小于基体,分析其磨痕形貌发现表面出现轻微的粘着磨损现象,表现为典型的粘着磨损特征,此时合金层仍然能够起到保护基体的作用。但是当载荷为50N时,CrNbSi合金层的摩擦系数曲线和γ-TiAl基体基本重合,磨痕形貌、深度、宽度和磨损体积也和基体相似,说明在50N时合金层已经失去了对基体的保护作用。在不同温度下,相比于γ-TiAl基体,CrNbSi合金层摩擦系数的波动幅度更平稳,磨痕深度、宽度和磨损体积更小,在25℃、300℃、500℃时,γ-TiAl基体的比磨损率和磨损体积远高于CrNbSi合金层。