钛合金是航空航天、船舶、医药等领域十分青睐的合金材料,但它也存在耐磨损性能差、高温抗氧化性不足、易被还原性酸腐蚀等缺点。利用适当的先进表面工程方法可以有效地改善钛合金的表面性能,因此表面改性技术成为了提高钛合金的摩擦磨损性能和抗氧化性能最经济、最灵活的手段。表面工程技术在国内外学者的潜心研究下取得了快速的发展,制备硬质涂层的相关工艺技术不断丰富和成熟。通过表面改性方法在基体表面沉积硬质涂层,可以在保证不改变基体尺寸和形状的同时,优化基体材料的表面性能。TiN涂层硬度高、耐磨性好、生物相容性和导电性良好,是机械工具、航空航天设备、电子产品、医疗器械中很受欢迎的涂层材料。因此,通过在普通金属表面制备TiN硬质涂层来改善其表面性能引起了国内外学者的高度关注。本文选用双阴极等离子渗金属这一表面改性技术来改善钛合金的相关表面性能,首先在在TC4合金表面进行等离子渗Ti,形成钛的固溶体过渡层,然后通入氮气在TC4表面形成TiN反应沉积层,并研究了涂层的微观组织结构、耐蚀性能、力学性能和磨损性能。通过扫描电镜、透射电镜、X射线能量色散谱和X射线衍射仪来表征涂层的微观组织结构,检测结果显示:所制备Ti N涂层表面光滑平整,成分均匀无杂质。在3.5%wt.NaCl溶液中对所制备的纳米晶TiN涂层和TC4基体进行开路电位、动电位极化、电化学阻抗谱测试,评估涂层的耐蚀性能,实验结果表明:TiN涂层相比于钛合金基体,具有很好的耐腐蚀性能;采用划痕法和纳米压入技术对涂层的力学行为进行测定,测试结果表明:纳米晶TiN涂层与基体结合良好,其硬度和弹性模量的比值相比于钛合金基体明显提高,表明基体的韧性得到了很好的改善;为了评估涂层的耐磨性,在室温及500℃高温条件下对涂层进行了摩擦磨损试验,实验结果表明:在相同实验条件下,TiN涂层的比磨损率明显低于TC4基体的比磨损率,TiN涂层的耐磨性明显优于TC4合金。