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磨损是人工关节失效的主要原因。本文从提高材料表面性能和改善摩擦条件两个角度出发，采用两步全方位离子注入技术、热氧化技术、表面图案化技术和表面图案化／热氧化协同改性技术对Ti6Al4V合金进行表面改性。对改性样品的表面结构、成分、显微硬度和润湿性进行了测定。与UHMWPE组成摩擦副，研究改性样品在不同润滑环境下的生物摩擦学性能，并探讨有关的摩擦磨损机理。 实验结果表明，进行两步全方位离子注入改性后，Ti6Al4V合金表面生成了约1μm的氧化钛-氮化钛梯度膜，显微硬度和润湿性显著提高；血清溶液润滑时UHMWPE的摩擦系数降低了33％，耐磨性提高了23倍；未注入样品磨损表面存在许多深的犁沟，两步全方位离子注入样品磨损表面几乎看不到摩擦轨迹，呈现“抛光”后的状态。Ti6Al4V合金进行热氧化改性后，显微硬度和润湿性显著提高，其表面氧化膜厚度和氧含量随着温度的升高而增大，在850℃时发生剥落；血清溶液润滑下UHMWPE与600℃氧化120min的样品对磨时的摩擦系数降低了63％，耐磨性提高了16倍；改性钛合金的磨损机制为轻微的磨粒磨损。Ti6Al4V合金进行激光表面图案化改性后，其表面微孔可以起到改善润滑状况和收集磨屑的作用，在血清溶液润滑条件下，UHMWPE与图案化样品对磨时的摩擦系数降低了52％，耐磨性提高了13倍；改性钛合金的磨损机制为磨粒磨损，其摩擦配副UHMWPE的磨损机制主要为疲劳磨损和磨粒磨损。对Ti6Al4V合金进行表面图案化／热氧化协同改性，综合了两种改性技术的优点，血清溶液润滑条件下，UHMWPE与协同改性样品对磨时的摩擦系数降低了76％，UHMWPE的耐磨性提高了17倍；协同改性样品的磨损表面非常光滑，几乎看不到摩擦轨迹，其摩擦配副UHMWPE的磨损机制从磨粒磨损变为疲劳磨损。