高硅铝合金由于具有较高的强度、低的热膨胀系数、优异的耐磨性能与导热性能等优点,目前被用于汽车发动机、电子封装、航空航天等领域。当前主要采用喷射成型技术制备高硅铝合金,但是其工艺流程非常复杂,且生产效率低下,这使得高硅铝合金的制备成本很高,制约了高硅铝合金的应用范围。由于高硅铝合金主要起到耐磨损的作用,而磨损一般发生在材料表面,因此本文提出采用超音速等离子喷涂在普通材料表面制备一层高硅铝合金的方法,其可以使材料的表面具备与高硅铝合金等同的耐磨性能,使得零件不需要整体采用高硅铝合金,从而节约了材料,降低了成本,提高了生产效率。本文首先采用超音速等离子喷涂制备了Al-Si二元高硅铝合金与多元高硅铝合金涂层,通过对其性能进行比较,确定多元高硅铝合金涂层的性能更优异,然后对其喷涂参数进行了优化;进而对涂层的形貌、组织、物相与微观结构,以及显微硬度、弹性模量、结合强度等进行了分析与测试;最后对涂层在不同载荷下干摩擦与油润滑条件下的耐磨性能进行了测试,并对其在两种条件下的磨损机理进行了分析。最终的结论为:(1)采用超音速等离子喷涂制备高硅铝合金涂层是完全可行的,且制备的涂层拥有比喷射成型高硅铝合金更细小致密的组织、更高的硬度、良好的耐磨性能。(2)对于Al-20Si、Al-25Si、Al-30Si三种涂层来说,Si含量越高,硬度越大,但是其耐磨性随Si含量增加先增加,随后反而下降,实验证明Al-25Si涂层的耐磨性能最好,其次为Al-20Si涂层,Al-30Si涂层的耐磨性最差。然而Al-25Si-4Cu-1Mg合金涂层无论从硬度还是耐磨性能上都超过以上三种Al-Si二元高硅铝合金涂层。(3)Al-25Si-4Cu-1Mg合金涂层的组织结构为较软的α-Al基体上分布着一些较大的β-Si硬质颗粒以及细小离散的Al-Cu、Al-Si强化相;高硅铝合金涂层的强化机理为β-Si硬质相与Al-Cu、Al-Si强化相起到弥散强化作用,以及在冷却过程中α-Al中的Si来不及析出起到固溶强化作用。(4)Al-25Si-4Cu-1Mg涂层的干摩擦磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损,并伴随着严重的氧化磨损,随着载荷的增加,粘着磨损与氧化磨损的倾向增加。涂层在油润滑条件下的磨损机制为磨粒磨损与疲劳磨损,伴随轻微的氧化磨损,随着载荷的增加,磨粒磨损与疲劳磨损加剧。涂层在油润滑条件下的耐磨性能要显著优于干摩擦条件下。