本文采用以硅酸钠为主盐的复合电解液体系,在TC4钛合金表面制备微弧氧化膜层。通过调节正向电压和电解液中硅酸钠的浓度来获得不同表面形貌和物相组成的膜层,探究正向电压和硅酸钠浓度对膜层厚度、粗糙度、显微硬度和结合力等基本性能的影响规律,以确定合适的微弧氧化工艺参数制备预制膜层。然后采用激光束处理预制膜层,并研究了激光功率和扫描速度对复合膜层表面形貌、物相组成、粗糙度、显微硬度,结合力和摩擦磨损性能的影响。结果表明:正向电压和主盐硅酸钠浓度的大小是影响TC4微弧氧化膜层形成的重要因素。随着正向电压和硅酸钠浓度的增加膜层厚度逐渐增加,膜层表面孔径大小和粗糙度与正向电压成正比,膜层中的主要成分是TiO₂。激光束处理之后复合膜层表面达到了重熔的效果,表面微弧氧化形成“火山口”状的微孔被填充,使得膜层的孔隙度和粗糙度减小,膜层变得平整、光滑。扫描速度一定时,随着激光功率的增大,能量密度越大,微孔被填充的越多,重熔效果越明显,但当激光功率过大时会产生较多且长的微裂纹;复合膜层中金红石相含量增多,锐钛矿相减少,当激光功率增大到1000W时,出现新相钛酸铝和氮化钛,硬度大幅度提升。结合力也随着激光功率的增大而增大,在激光功率为1100W时结合力最大为67.2N。并且复合膜层的平均摩擦系数约为0.2,比TC4基体的有所减小,磨损量大幅度减少,耐磨性有显著的提升,复合膜层的腐蚀电位变正为114mV,腐蚀电流密度比微弧氧化膜层小了近一个数量级,耐蚀性也得到了显著的增强。通过以上试验分析可以得出,将微弧氧化技术和激光重熔技术结合起来制备复合膜层是提高TC4表面性能的非常有前景的工艺方法。