摩擦化学是摩擦磨损过程中产生的不可避免的一种复杂的摩擦学行为,常见于矿采、船舰、核电、航空航天等工业应用。随着工业技术的发展,诸多材料的机械零部件服役于各种微动磨损工况环境,使得材料接触表面产生不同的微动摩擦化学状态及微动损伤。研究表明,微动磨损行为与微动磨损过程中接触表面相应摩擦化学状态密切相关。因此,研究材料微动磨损过程中接触表面摩擦化学状态,揭示其对磨损机制与磨损性能的影响,对丰富和发展微动磨损摩擦化学基础理论及指导摩擦学设计具有重要科学意义。XPS分析作为一种先进的表征分析方法,可捕获磨损表面摩擦化学状态而被经常用于表征分析磨损过程中接触表面摩擦化学;但是常规的XPS测试方法会导致磨损样品在转移至XPS分析腔过程中发生进一步的氧化及外界污染物吸附等问题,从而不能反映磨损表面真实的摩擦化学状态。然而原位XPS分析能很好的避免及解决这一问题,因此采用原位XPS分析手段对磨损表面进行摩擦化学状态表征分析十分必要。本文利用自主设计的高精度微动磨损试验机,结合XPS分析仪,研制了原位XPS分析微动磨损试验设备,以Ti6Al4V钛合金为研究对象,开展了不同测试环境下不同工况微动磨损试验,结合原位XPS、SEM、白光干涉等表征手段,探究各气氛环境下不同微动运行区域磨斑表面摩擦化学行为与微动磨损行为,揭示接触表面摩擦化学状态对磨损机理与磨损性能的作用。获得的主要结论如下:（1）真空环境下粘着效应随着真空度的升高而增强,导致相对滑移难以发生。大气环境（p=1×10⁵ Pa）下磨损表面主要为氧化磨屑层（Ti O₂、Fe₂O₃和Fe O）,在摩擦过程中起到了显著的保护作用;而真空环境下表面出现了明显的Ti金属基体峰,并伴有一定量的Ti₂O₃、Ti O氧化物的形成,磨损较严重。滑移区贫氧环境下接触表面易产生Ti₂O₃、Ti O氧化物,其在微动磨损过程中可能易被破碎和去除,从而导致磨损加剧。（2）不同（惰性）气氛环境（N₂、Ar以及对比大气）下材料磨斑表面摩擦化学产物不同,从而导致了不同的磨损机理及磨损性能。在Ar惰性气体环境中,混合区接触表面粘着效应最显著继而导致了最高的摩擦系数,且滑移区摩擦过程中形成的Ti₂O₃、Ti O氧化物颗粒一定程度上降低了其耐磨性能,而N₂环境下磨损表面形成了Ti O₂、Ti N及Ti（N,O）混合物磨屑层,其疏松易剥落,亦表现出较差的耐磨性。相比于大气环境下,N₂、Ar气环境下磨损均较严重。（3）在部分滑移区及混合区,不同氧气压强环境下其摩擦化学与磨损行为较类似。然而,滑移区却表现出显著不同的磨损行为,低富氧环境（p（O₂）=5×10⁰ Pa）下接触表面产生了大量的磨屑,表面遭受了严重的磨粒磨损,表现出最差的耐磨性能;而富氧环境（p（O₂）=1×10⁴ Pa）下表面形成了较厚的Ti O₂氧化层,其较疏松易破碎,并未起到十分显著的保护作用;而贫氧环境(p（O₂）=4×10^-3 Pa)下微动磨斑形貌十分光滑,主要表现为粘着磨损,且磨损最轻微。（4）不同摩擦运行阶段观察发现,真空环境下磨斑表面氧化膜不断被去除,Ti基体不断暴露,随后在贫氧环境的摩擦进行过程中不断被氧化成Ti₂O₃和Ti O;而大气环境下磨斑表面均主要为Ti O₂、Fe₂O₃和Fe O氧化物。其磨损量均随着循环次数的增加呈线性增加趋势。