针对钛合金结构件因摩擦磨损易导致表面及内部产生裂纹而失效问题,本文主要以钛合金为研究对象,主要对不同载荷、速度、钛合金基体硬度条件下,对钛合金摩擦磨损性能及亚表面裂纹扩展机制的影响进行了研究。通过超景深显微镜观察磨痕表面形貌的变化特征,用激光共聚焦显微镜研究了不同实验条件下磨痕表面附近的微观组织演化规律,结合钛合金摩擦系数和磨损率的变化过程,揭示了钛合金在不同环境下的摩擦磨损机制。本文的主要研究内容如下:首先进行钛合金与氮化硅陶瓷球配副干摩擦实验,通过方差分析,研究摩擦速度、载荷、钛合金基体硬度对钛合金摩擦系数和磨损率影响。研究表明:影响钛合金摩擦学性能由主到次是摩擦速度、载荷、硬度。摩擦系数在摩擦速度较小的情况下摩擦系数数值较大,同时磨合期相对较长。磨损率随着载荷和速度的增加而增大。其次,利用激光共聚焦显微镜观察钛合金磨损后表面微观形貌,分析不同载荷和速度下钛合金的摩擦磨损机理。研究结果表明:轻载下钛合金磨损机理以磨粒磨损为主,随着载荷的增大钛合金表面出现剥落坑,磨损机理以剥落磨损为主。随着摩擦速度的增加,钛合金的磨损机理为剥落磨损和磨粒磨损。最后基于断裂力学和赫兹接触应力建立了钛合金疲劳磨损的体积磨损模型,来预测钛合金的磨损体积。该磨损模型反应了磨损量与其主要影响因素（包括速度、载荷、材料属性、摩擦系数）之间的定量关系,并对磨损体积的实验值与理论值进行分析,结果表明理论值和实验值相对误差在10%～20%之间,从而证明了本文建立的磨损模型合理有效。