高硅铝合金具有轻质高强、高耐磨、高导热及低热膨胀系数等优异性能,与铝合金缸体和活塞的相容性好,查阅文献资料有喷射沉积技术制备高硅铝合金缸套的相关报导,但由于其工艺流程非常复杂,且生产效率低下,制备成本较高。基于高硅铝合金作为表面耐磨层的开发,本文采用内孔超音速等离子喷涂高硅铝涂层对缸体内壁实现耐磨强化,以替代缸套的作用,实现发动机的轻量化。本文首先对内孔超音速等离子喷涂的工艺参数进行优化,探索总气流量、氢气含量、电流、电压及喷涂距离与等离子射流中飞行粒子温度和速度间的关系,并揭示飞行粒子温度与速度对于涂层质量的影响,确定制备内孔高硅铝涂层的最优工艺参数;借助现代分析方法对内孔涂层显微结构进行表征并测试其力学性能,同时模拟实际工况测试内孔涂层的耐磨性能并分析其磨损机理;探索了实际服役条件下,温度对涂层耐磨性能与磨损机制的影响规律。主要结论如下:（1）固定功率32kW下,随着总气流量提高,粒子温度与速度分别提高约12.2%、46.9%,而氢气含量的提高对粒子温度基本无影响,同时会导致粒子速度降低12.5%;电压不变电流升高时,粒子速度增加了 12.3%,而温度仅增加了 4.3%;在测试范围内喷涂距离增加,粒子温度先增后减,粒子速度单调递减。飞行粒子沉积时表面温度提高,涂层熔化状态更均匀,平均显微硬度提高22.9%;飞行粒子沉积时速度提高,孔隙率减少84.2%,孔隙尺寸也大幅缩小。最优工艺参数为:总气流量115L/min,氢气含量7.5%,电压86V,电流430A,喷涂距离90mm。（2）喷涂粉末中的硅相具有较大尺寸（3μm以上）,并且形状不规则,经过内孔超音速等离子喷涂制备成涂层后,硅相尺寸明显细化（纳米级）,形状也多变为球形小颗粒。内孔涂层平均硬度为267.09±14.85HV0.2,其硬度相对较高主要是细晶强化与固溶强化的作用;内孔涂层平均结合强度为44.1MPa,拉伸断裂位置处于基体与涂层结合处的基体侧。（3）内孔涂层总磨损量为2.77×10-3mm3,磨痕宽度为654.3μm,磨痕深度为8.95μm,平均摩擦系数为0.20。涂层在油润滑条件下的磨损机制主要为二体磨粒磨损中的犁沟切削与挤压剥落、三体磨粒磨损与少量氧化磨损。内孔涂层主要的材料损失机制为对磨球挤压并切削磨损表面、Si硬质相脱落以及脱落的Si硬质相与氧化物切削磨损表面。（4）255℃热处理后涂层中的硅相颗粒开始团聚生长为块状的硅相,且涂层中硅相的粗化激活能远小于硅原子的自扩散激活能,表明随着热处理温度的升高,硅原子扩散方式由界面扩散主导转变为体扩散主导。热处理后涂层显微硬度随热处理时间延长先降低后稳定,这是固溶强化和细晶强化失效而析出强化加强,三者共同作用形成的。涂层磨损量随热处理温度升高而升高,磨损机理原本表现为磨粒磨损+少量氧化磨损,在255℃热处理后转变为磨粒磨损+粘着磨损+少量氧化磨损。