与传统高温合金相比,γ-TiAl具有密度低,比强度、比模量相对较高的优势,被公认为最有发展前景的高温结构材料之一。但是γ-TiAl在700℃以上抗氧化性能仍亟待提高,这些缺陷限制了其应用。本课题提出采用双层辉光等离子渗金属技术,在γ-TiAl表面制备Zr-Y改性层,在高温下涂层被氧化时表面形成氧化钇稳定氧化锆的热障涂层,显著提高其抗高温氧化性能。经过正交实验获得最佳工艺参数,所获得的Zr-Y改性层的厚度约23μm,其中沉积层为18μm,扩散层为5μm。改性层表面主要由单质Zr和单质Y两种相组成。经过双辉表面Zr-Y共渗之后,改性层的硬度比基体的硬度有了显著提高,改性层的显微硬度为857.2HV0.1,纳米硬度达到DHT115=828.01,相比于基体有了明显的提升。改性层的弹性模量为137.4GPa,形变能力较强,在温度升高之后能抵抗热应力和内应力。γ-TiAl基体与Zr-Y改性层的高温抗氧化性能测试实验分别在750℃、800℃和850℃下进行。Zr-Y共渗试样表面氧化物为ZrO2和弥散分布的Y2O3,稀土元素Y能够细化晶粒,使得氧化膜结构致密,与基体结合良好,抗高温氧化性能最好。在850℃下,Y2O3稳定ZrO2热障涂层给基体良好的抗氧化效果,有效改善基体的抗高温氧化性能。基体与改性层的耐磨性能在不同载荷、转速、温度下进行。往复摩擦实验和球盘磨损实验表明;γ-TiAl合金表面等离子Zr-Y共渗后,无论室温还是高温条件下耐磨性能得到明显的提高。在不同实验参数下,改性层的摩擦系数比基体更稳定,波动范围小,且磨损体积均小于γ-TiAl合金基体。