钛合金因其具有优异的综合性能而被广泛应用于各种工业领域中。然而,钛合金差的耐磨性却一直阻碍其应用。因此,提高钛合金的耐磨性已成为钛合金的研究热点之一。通过人工添加纳米颗粒对钛合金表面形成的摩擦层进行改性,可以有效的提高其耐磨性能,研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本研究采用销盘式摩擦磨损试验机,以TC4合金与GCr15钢为摩擦副,进行外加纳米颗粒下的磨损实验。研究了在室温条件下MgO、SiO₂、Fe₂O₃、MoS₂等不同配比的混合物对钛合金磨损行为的影响。利用SEM、EDS、XRD等微观分析方法对磨损表面、亚表面、剖面、摩擦层的形貌、结构及成分进行表征,研究不同纳米颗粒的作用和摩擦层改性,并探讨了磨损机理。结果表明:在磨面上添加不同配比的混合纳米颗粒时,磨面可能形成保护性的摩擦层,且对TC4合金耐磨性和磨损机理产生显著影响。在干滑动磨损（无添加）时,磨损失重随着载荷增大呈现出直线上升的趋势,磨损机理为严重的磨粒磨损和黏着磨损。单独添加MoS₂纳米颗粒,低载下略降低磨损失重,高载下磨损失重略增加;单独添加MgO纳米颗粒使磨损失重显著增加;单独添加SiO₂纳米颗粒低载时使磨损失重略降低,随着载荷升高,磨损失重显著增加;但50%MgO+SiO₂或50%SiO₂+MoS₂混合纳米颗粒显著降低磨损失重;单独添加Fe₂O₃纳米颗粒显著降低磨损失重并趋于零;50%Mix（MgO+SiO₂）+MoS₂和50%Fe₂O₃+MoS₂使在所有的载荷条件下TC4合金的磨损失重始终维持在较低值,近乎为零。这时磨损机理转变为轻微磨损。研究发现,各种纳米粒子的添加使摩擦层发生改性,从无保护性摩擦层变为保护性摩擦层。各种纳米粒子作用机理如下:MoS₂纳米颗粒主要起到润滑作用,低载下形成一层摩擦层,但随着载荷升高,由于差的承载力而被破坏。MgO纳米颗粒不易形成摩擦层,主要充当第三体磨粒,加剧了磨损;即使与MoS₂配合使用也不易形成保护性摩擦层。SiO₂纳米颗粒能形成保护性摩擦层,但其润滑性不好,摩擦层随载荷增加易被破坏而失去作用;故配合MoS₂会增强摩擦层的保护作用。然而,等比例MgO和SiO₂混合添加,可形成连续、致密且稳定存在的摩擦层,有一定的保护作用。Fe₂O₃纳米颗粒易团聚并烧结形成摩擦层,具有较强的承载能力而极具保护作用,如与MoS₂配合使用摩擦层的承载能力进一步提高,保护性增强。