γ-TiAl基合金具有高的比强度、比弹性模量和良好的高温强度等。因而被认为是新一代高温结构候选材料之一,可广泛应用于航空、航天、军工等工业部门。然而,γ-TiAl合金的耐磨性能和抗高温氧化能力不足限制了其应用范围,成为亟待解决的关键问题。针对上述问题,本文采用双层辉光等离子表面合金化技术,在γ-TiAl合金表面形成渗W合金层及W-C复合渗层。并利用光学显微镜(OM),能谱仪(EDS),X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM)分析了合金层的显微组织、化学成分及其相组成,并测试了其弹性模量、显微硬度、高温(500℃)和常温摩擦磨损性能以及三个温度(650℃、750℃和850℃)下的抗高温氧化能力。另外,还用“固体与分子经验电子理论”计算了TiAl基合金中W原子在不同占位比时价电子结构,并分析了W的溶入量的大小对合金性能的影响变化规律。结果表明:在优化工艺条件下,γ-TiAl合金表面合金层的成分由表面向基体内部呈梯度分布,合金层与基体冶金结合。渗W合金层有效厚度大约30μm,渗层主要以TixWx-1合金相为主,而W-C复合渗层主要以W2C和TiC为主。渗W合金层和W-C复合渗层均提高了基体在室温和500℃下的耐磨性能,特别是W-C复合渗层在500℃下提高尤其明显。两种渗层的抗高温氧化性能在不同温度下表现出较大的差异。