Ti₂AlNb合金具有高的高温屈服强度、高的蠕变抗力和断裂韧性，以及低的缺口敏感性，作为新一代高温结构材料显示出了巨大潜力，对于降低飞行器的自重、提高燃油效率和高温服役性能具有重要意义。但是，Ti₂AlNb合金高温抗氧化性能还不够理想限制了此类合金在更高温度下的使用。针对这一问题，本文采用等离子表面冶金技术在Ti₂AlNb合金表面制备渗铝层，采用SEM、EDS、XRD等手段对渗铝层的组织成分、相结构等进行了分析研究，并考察了渗铝层对Ti₂AlNb合金的显微硬度、耐磨性、耐腐蚀性以及抗高温氧化性的影响。探索出的等离子表面渗铝的工艺参数为：源极电压650V，阴极电压450V，工作温度700℃，气压40Pa，极间距10mm，时间3h时，能成功得到渗铝层，并且渗铝层表面均匀致密，不存在缝隙孔洞。渗铝层厚度约10μm，由表层富铝层、次表层合金层、内层扩散过渡层组成，其成分沿表面至基体内部呈梯度分布，与基体冶金结合，显微硬度约为440.2HV_0.1，高于Ti₂AlNb合金基体。球-盘磨损试验表明，渗铝层能有效提高合金基体的耐磨性，电化学测试结果显示，渗铝层的耐腐蚀性与Ti₂AlNb合金基体相当，略有降低，但不影响使用。对基体与渗铝试样分别在650℃、750℃、850℃下进行100h的氧化试验后，渗铝层的增重量明显小于基体的氧化增重，且渗铝后的氧化膜致密连续无裂痕剥落。经SEM、EDS、XRD等手段分析，Ti₂AlNb合金基体高温氧化产物为TiO₂、AlNbO₄，以及少量的Al₂O₃，渗铝层氧化膜则由表层的Al₂O₃层、次表层的TiAl₃层组成，Al₂O₃膜阻挡氧的内扩散，TiAl₃提高基体的抗氧化能力。截面的EDS显示，氧化膜只有表面1μm内含氧元素，说明氧化膜有效阻挡了氧的内扩散。试验证明，渗铝层显著的提高了Ti₂AlNb合金的抗高温氧化性能。