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本文以Ti与Al在高温下化学反应的热力学为依据,利用6 kW恒流CO2激光器在ZL117铝合金表面制备了金属间化合物TiAl3增强的Al基复合涂层。借助X射线衍射(XRD)、能谱仪(EDS)和X射线光电子能谱仪(XPS)分析了涂层的微观结构,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了复合涂层表面的宏观形貌和截面显微组织,运用显微硬度计测试了复合涂层横截面的显微硬度,运用马弗炉测试了复合涂层在静态空气中的高温抗氧化性能。着重分析了激光工艺参数对复合涂层微观结构及其高温抗氧化性能的影响,旨在为激光表面合金化技术在ZL1 17铝活塞合金零件受损表面的修复提供理论依据。XRD物相分析结果表明,复合涂层均由TiAl3、α-Al和少量Si相组成,无Ti峰出现,证实Ti和基材中的Al完全反应生成了TiAl3。复合涂层中部EDS结果显示,浅灰色网状组织中Ti:Al的原子百分比接近1：3,可以确定为TiAl3;暗灰色网状间隙组织Al:Si的原子百分比接近9：1,确定为铝硅共晶组织。XPS分析结果表明,复合涂层中Ti以TiAl3形式存在,在TiAl3中的结合能分别为460.53eV (Ti2pi峰)和454.96 eV (Ti2p3峰)；A1则以TiAl3、Al2O3和Al形式存在,三种物相中A1的结合能分别为73.60 eV,75.82 eV和72.90 eV。OM金相和SEM显示,当激光功率P=4.3 kW,扫描速率v=5.0 mm·s-1时,预置Ti粉所制备的复合涂层内部无气孔和裂纹缺陷,且与ZL117铝合金基体形成了良好的冶金结合,复合涂层顶部出现了网状组织,结合区为枝晶状组织和细长初生针状组织。显微硬度分布曲线表明,在相同扫描速率下,随着激光功率的增大,复合涂层中TiAl3含量增加,形成网状结构,而复合涂层的增强效果与强化层中金属间化合物TiAl3含量成正比。TiAl3/Al复合涂层的显微硬度最高达到340 HVo.2,为ZL117铝合金基材的5.31倍。高温氧化实验结果显示,600℃恒温氧化80 h后,激光合金化试样表面的氧化产物为A1203和TiO2, ZL117铝合金试样表面的氧化产物为A1203和少量的SiO2.相同高温氧化条件下,涂层层增重平缓一氧化速率较小,具有更好的相对高温抗氧化性能,其相对高温抗氧化值最大为2.64。