随着人类社会的飞速发展,海洋中丰富的物质资源引起人们的广泛关注。高可靠性的海洋工程装备是人类探索海洋的基础,但由于海洋环境的强腐蚀性会使金属机械部件磨损加剧,进而使得海洋环境中的各类机械部件寿命大大缩短,严重制约了人类对海洋资源的探索和开发。因此,迫切需要发展适用于腐蚀性海洋环境中不同机械部件的抗磨损涂层,为海洋环境中工程装备的延寿与可靠性提升提供技术支撑。鉴于氧化物涂层良好的耐蚀性与耐磨性,本论文主要采用阳极氧化、微弧氧化以及等离子体喷涂三种技术在钛合金和不锈钢表面制备不同种类的氧化物涂层,研究不同氧化物涂层的微观结构、相组成、硬度及摩擦磨损性能,并探讨了微弧氧化与等离子喷涂两种氧化物涂层海水环境中的摩擦学机理。主要结论如下:1.通过阳极氧化技术制备TiO2氧化膜层。结果表明,电压参数对氧化膜层的微观结构和相组成影响不大,但对氧化膜层的硬度、摩擦系数及磨损率有一定的影响。与干摩擦相比,所有氧化膜层在海水中都展示了较低的摩擦系数和磨损率,说明海水具有良好的润滑性能并对膜层起一定的保护作用。此外,干摩擦中的氧化膜层以粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损为主。海水环境下主要的磨损机制为轻微的磨粒磨损。2.采用微弧氧化技术,在混合酸、磷酸盐、磷酸盐-铝酸盐和磷酸盐-硅酸盐四种不同的电解质溶液中制备微弧氧化陶瓷涂层。结果表明,不同的电解质溶液对微弧氧化陶瓷涂层的微观结构、相组成、硬度、摩擦系数及磨损率有一定的影响。四种陶瓷涂层在海水环境中都展示了平稳的摩擦曲线和较低的磨损程度,这主要归因于海水在涂层表面形成的不连续水膜具有良好的润滑性能。海水中的不同组分对涂层的摩擦磨损性能也有一定的影响,其中Ca2+、Mg2+元素在涂层表面生成Mg（OH）2和CaCO3沉积层起边界润滑作用;Na+、K+元素可使SiO2胶粒加速凝结成硅胶膜粘附在涂层表面;S和Cl等活性元素与对偶球中的Fe发生反应生成Fe2S3和Fe Cl3软质易剪切膜,这一系列反应都对涂层起到了不同程度的减磨作用。陶瓷涂层在干摩擦中的主要的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损,而在海水中的磨损机制为磨粒磨损和轻微的刮擦。此外,磷酸盐-铝酸盐陶瓷涂层的耐磨性能最为优异。3.采用大气等离子体喷涂（APS）和悬浮液等离子体喷涂（SPS）两种技术手段制备Al2O3喷涂涂层。结果表明,不同技术手段对涂层的微观形貌、相组成和硬度有着不同的影响。APS涂层呈现了典型飞溅薄片的层状叠加结构,涂层致密性差,孔隙率高且孔径大;SPS涂层呈现了典型柱状颗粒叠加结构,涂层结构致密且孔隙率低。在摩擦实验过程中,涂层与磨球之间的相互切削作用使两接触面之间形成了一层致密的摩擦膜,这使得两种涂层在干摩擦和海水环境中都展现了稳定的摩擦状态和较高的耐磨性能。两种涂层在干滑动摩擦中磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损和粘着磨损,在海水环境中的磨损机制主要为轻微的磨粒磨损。