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钛合金硬度低、耐磨性差的特点限制了其在磨损环境下应用。通过热源熔覆技术在钛合金表面制备一层高硬度耐磨涂层,可在基本不影响其塑韧性的前提下有效提高其硬度和耐磨性能。此外,采用送丝熔覆法可以解决目前广泛使用的粉末熔覆法存在的材料利用率和熔覆效率低的问题。本文分别以内含TiB2、A160V40、Ti6Al4V混合粉末的Ti-TiB2粉芯丝材和内含B4C粉的Ti-B4C粉芯丝材为熔覆材料,结合TIG送丝熔覆法,成功在Ti6Al4V合金表面制备出TiB增强和（TiB2+TiC+TiB）增强钛基复合涂层。涂层能够有效提升基底Ti6Al4V合金的硬度和耐磨性能。分析了粉芯丝材的熔化特征与反应机理,研究了涂层的制备工艺、组织特征及形成机制,讨论了涂层的磨损机制与耐磨机理。以TiB2粉、A160V40粉、Ti6Al4V粉、纯Ti管为原材料,采用球磨混粉、装粉、封管、拉拔的工艺,制备出直径为1.4 mm、具有不同TiB2含量（5.9-17.6 wt.%）的Ti-TiB2粉芯丝材。丝材熔化特征分析结果表明,当Ti-TiB2粉芯丝材接触电弧时,首先熔化的A160V40粉会与其他粉末发生系列液-固化学反应,随后所有粉末连同纯Ti包套被电弧熔化为成分非均匀的熔滴。由于丝-弧作用时间短暂导致元素扩散不充分,熔滴芯部区域富集Al、V元素且存在滞熔的TiB2颗粒。TiB2的滞熔现象主要归因于其较高的熔点,此外,Al、V元素在熔滴芯部富集也会阻碍TiB2向Ti中溶解。TiB增强钛基复合涂层TIG熔覆工艺研究结果表明,随着丝极间距的增大,Ti-TiB2粉芯丝材依次出现间断桥络过渡（0-4mm）、渣柱桥络过渡（4-5mm）、连续接触过渡（＞5 mm）三种过渡模式,同时弧压稳定性逐渐提高。连续接触过渡不利于丝材熔化;渣柱桥络过渡对应丝极间距较为狭窄,受影响时易转变为连续接触过渡;在间断桥络过渡模式下,采用较大的丝极间距（3-4 mm）能够获得连续、表面起伏小的熔覆层。在间断桥络过渡模式下（3-4 mm）,随着熔覆电流的增加（110-140A）,熔滴过渡频率加快、“球化”效应缓解,涂层连续性提高。此外,熔覆电流增大时,TiB晶须在涂层中分布的均匀性提高,但因稀释率上升,涂层中TiB含量下降。随着送丝速度的增加（0.8-1.2 m·min-1）,熔滴过渡频率加快,涂层稀释率下降,涂层中TiB含量增加。但当送丝速度达到1.4 m·min-1时,丝材未能被电弧充分熔化,导致涂层表面质量下降。优化的工艺参数为:丝极间距3-4 mm、熔覆电流140 A、送丝速度1.0 m·min-1。组织分析结果表明,TiB增强钛基复合涂层的基体由α/β片层构成,因TIG熔覆过程诱发快速凝固,片层尺寸细小,仅0.5-1 μm;涂层的增强体由过共晶凝固过程中形成的棒状初晶TiB晶须和针状共晶TiB晶须组成。随着TiB含量的提高（10-30 vol.%）,初晶TiB晶须含量和尺寸增加,共晶TiB晶须含量减少、尺寸保持不变。纳米压痕测试结果表明,初晶TiB晶须的硬度和模量分别为28.2 GPa和451.7 GPa,共晶区域（共晶TiB晶须+涂层基体）的硬度和模量分别为6.5 GPa和160 GPa,二者均高于合金基底（4.7 GPa和140 GPa）。此外,涂层抵抗塑性变形的能力优于基底。硬度测试结果表明,涂层硬度随TiB含量提高而增加,当TiB含量为30 vol.%时,涂层硬度为HRC 52.5,比基底合金（HRC 31.2）高出近70%。涂层硬化机制为TiB晶须的载荷传递强化和第二相强化以及基体的细晶强化。TiB含量的增加导致涂层耐磨性提升,30 vol.%TiB增强钛基涂层的磨损体积仅为基底的51.4%。此外,发现初晶TiB晶须含量影响涂层的摩擦磨损行为。随着法向载荷的提高（5-20N）,初晶TiB含量越高的涂层其磨损速率和摩擦系数的下降幅度越大,这是因为初晶TiB晶须对磨屑的塞积作用能够导致氧化磨屑层形成。涂层耐磨机制为初晶TiB晶须的支撑保护作用和氧化磨屑层的减磨润滑作用,磨损机制主要为磨粒磨损。为了进一步提升钛基复合涂层的硬度和耐磨性能,采用Ti-B4C粉芯丝材结合TIG熔覆制备了（TiB2+TiC+TiB）增强钛基复合涂层。Ti-B4C粉芯丝材接触电弧时会发生一种周期性的自蔓延燃烧现象,燃烧反应由熔化的Ti包套向芯部B4C粉末毛细渗透诱发。在燃烧反应过程中,B4C除了被Ti熔体溶解外,自身还会发生脱碳现象。脱碳后的B4C晶格常数有所增大,并且靠近自蔓延燃烧前沿位置的B4C颗粒脱碳现象更为严重。（TiB2+TiC+TiB）增强钛基复合涂层由两层组织构成,分别为位于上部由自蔓延反应产物凝固形成的TiB2-TiC复合陶瓷层,和位于下部因溶解析出机制形成的（TiB+TiC）/Ti复合材料过渡层。陶瓷层中相邻TiB2和TiC颗粒之间存在明确的位向关系,即（111）TiC//（0001）TiB2和（110）TiC//（1120）TiB2,其形成与二者的异质形核作用有关。由于电弧辅助加热作用大幅度提高了Ti/B4C体系的反应温度,涂层组织极为致密。硬度测试结果表明,TiB2-TiC陶瓷层维氏硬度高达2140,接近于该复合陶瓷材料致密时的硬度,这主要归功于其致密的微观组织以及TiB2/TiC界面的相界韧化作用。耐磨性测试结果表明,涂层的磨损量仅为基底的12.7%,磨损机制为以晶粒断裂为特征的磨粒磨损。