钛合金在航空工业、船舶制造和医疗机械等领域都有广泛的应用,但由于其硬度低,耐磨性差等缺点限制了其使用范围。为了提高钛合金的硬度及耐磨性,本文选用四种靶材:纯Al靶和Al-Si（at%）靶（Al-2.7%Si、Al-5.2%Si、Al-10.3%Si）,利用多弧离子镀技术在TC4钛合金表面制备了镀层,然后在其上进行微弧氧化制备陶瓷层。并采用SEM、XRD、金相显微镜、显微硬度仪和摩擦磨损试验机等检测手段,对微弧氧化时间为4 h和5 h的微弧氧化陶瓷层结构和膜生长机理进行分析,并重点对5 h微弧氧化陶瓷层的元素分布及耐磨性进行研究。研究结果表明:不同Si含量的多弧离子镀层与TC4钛合金基体结合牢固、无明显缺陷,其中的富Si相随着靶材中Si含量的增加而增多。对其进行微弧氧化所得陶瓷层表面有火山口状突起,并存在微裂纹。陶瓷层分为疏松层和致密层,疏松层与致密层之间无明显分界线,致密层与多弧离子镀层结合面呈犬齿交错状。在相同微弧氧化时间条件下,陶瓷层的厚度及表面粗糙度随Si含量的增加呈先减小后增加的趋势,其中Al-5.2%Si的陶瓷层厚度和表面粗糙度均是最小。与微弧氧化时间为4 h的陶瓷层相比,5 h的陶瓷层厚度更大,陶瓷层的结构并未发生改变。微弧氧化陶瓷层表面的火山口状突起区域主要包含Al、Si和O三种元素。Si元素在疏松层中含量最多,随着陶瓷层向钛合金基体方向过渡,Si元素逐渐减少,Al元素分布特征则相反,O元素分布均匀。陶瓷层主要由α-Al₂O₃和γ-Al₂O₃构成,还含有一定量的莫来石、SiO₂及少量非晶相。微弧氧化4 h和5 h获得的陶瓷层的硬度均大于TC4钛合金基体硬度,同一样品陶瓷层的致密层硬度均大于疏松层的硬度。微弧氧化4 h的Al-2.7%Si的陶瓷层的致密层硬度最大,但Al-10.3%Si的陶瓷层的硬度出现下降。微弧氧化时间为5 h时,纯Al、Al-2.7%Si和Al-5.2%Si的陶瓷层硬度几乎相同,Al-10.3%Si的陶瓷层的硬度最低。对微弧氧化5 h的陶瓷层耐磨性进行检测,Al-2.7%Si的陶瓷层的磨损率及磨损量最小,其耐磨性最好。