钛合金具有密度低、比重小,以及耐高温、无磁、可焊接等优异综合性能,被广泛应用于航空航天、机械制造等领域。但其表面硬度低、抗高温氧化及耐磨性较差,限制了其应用。通过表面改性技术在钛合金表面制备功能防护涂层成为改善钛合金表面性能的重要手段。与钛合金相比,三元层状金属陶瓷材料兼具金属和陶瓷两相优异性能,是具有极大应用潜力的防护涂层材料。本文以TiAl+TiN二元复合粉体为基础,优化粉末体系配比,采用激光熔覆在TC4钛合金表面制备Ti-Al-N MAX相复合涂层,以期改善TC4钛合金表面性能。利用X射线衍射、扫描电子显微镜和能谱分析涂层物相组成和组织结构特征,并进行硬度测试、高温循环氧化试验及摩擦磨损试验。本文主要研究内容及结论如下:（1）探索了不同熔覆工艺参数对涂层质量的影响,在激光功率为2100～2400W,扫描速度为150～210mm/min时可获得表面质量良好的熔覆涂层。涂层与基体呈现良好冶金结合,无孔洞与裂纹。涂层由TiAl+Ti3Al双相基体、Ti2Al N MAX相和TiN硬质强化相组成,涂层平均硬度超过670HV,较基体提高了2.1倍以上;考虑到Al元素烧损对涂层组织结构与性能的影响,添加少量Al粉能够促进熔池中TiN和TiAl的反应,从而显著提高涂层中Ti2Al N MAX相的含量。（2）研究了不同热处理温度（700～1000℃）对涂层组织和硬度分布的影响。热处理后的复合涂层由TiAl基体（TiAl和Ti3Al双相组织）、Ti2Al N MAX相、Ti3Al N和TiN陶瓷组成,且700℃时涂层的Ti2Al N MAX相含量就有明显的增加。热处理后涂层的硬度显著提高,在1000℃下保温1h后涂层平均硬度约为925.02HV,是TC4基体的2.8倍以上,较未热处理涂层硬度提高了37.3%。（3）对比研究了基体和复合涂层在600～1000℃下抗高温循环氧化能力,同等条件下复合涂层表现出更好的氧化性能,未发现类似TC4基体中存在的氧化膜开裂剥落现象。复合涂层的氧化增重小且在较短时间内基本达到稳定值,1000℃下氧化增重仅有128.31 mg/cm2,仅为基体增重的76.91%,氧化膜与涂层表面结合良好。复合涂层在600℃、800℃下循环氧化时,均主要生成Ti O2氧化膜,含有极少量的Al2O3;在900℃时涂层氧化产物为Ti O2+Al2O3混合氧化物,而在1000℃时的氧化产物为Ti O2和Al2O3的混合氧化层,但以Al2O3为主。（4）研究了复合涂层在宽温域下摩擦磨损行为和不同成分复合涂层高温摩擦磨损行为,同等条件下复合涂层的耐磨性能均优于基体。在室温～400℃温度下,随着温度的升高,复合涂层的摩擦磨损表面以犁沟为主逐渐开始转变为以氧化物机械混合层为主,磨损机制由磨粒磨损向基体软化和氧化产物作用的磨粒磨损过渡。在高温（600℃～800℃）条件下,复合涂层的磨损率均小于TC4基体的磨损率,800℃时磨损率仅为0.25×10-5mm3?N-1?m-1,磨损机制仍为磨粒磨损。不同成分复合涂层高温下都表现出优异的耐磨性能,其中C3（n（TiAl）:n（TiN）:n（Al）=1:1:0.1）的摩擦系数为0.2091,磨损率为0.25×10-5mm3?N-1?m-1,耐磨性能最优异。