本文针对2024铝合金表面硬度低,耐磨性差以及等离子渗氮困难等问题,利用闭合场非平衡磁控溅射预先在铝合金表面制备一层Ti膜,再进行脉冲等离子体渗氮处理,探索了铝合金表面镀渗复合改性处理工艺。对2024铝合金表面Ti膜和复合改性层的组织形貌、相结构和元素分布分别进行了OM、SEM观察和XRD、EDS分析,并对薄膜及复合改性层的显微硬度、耐磨性进行了表征。SEM、EDS和XRD结果表明,本实验制备的Ti膜表面均匀平整,为六方结构,并在2θ=38.3°处对应的(002)晶面出现了择优生长;镀渗复合改性层的表面出现折皱,呈蠕虫状,表面N含量很高。复合改性层主要由TiN、Al18Ti2Mg3和Al3Ti相组成,且渗氮温度越高、保温时间越长,改性层中Al18Ti2Mg3、Al3Ti相的含量越高。Ti膜和铝合金基体发生了明显的互扩散,组织呈层状结构,其中外层为富Ti区,N含量较高,靠近基体一侧出现Mg元素的富集区;且渗氮温度越高,扩散越明显,复合改性层越厚。力学性能测试结果表明,2024铝合金经镀渗复合改性后,截面硬度和弹性模量均较基体有大幅度提高,在氮氢比为0.1:0.3,经460?C渗氮4h后复合改性层中距表面5μm处的硬度可高达HV1158;厚度为4.8μm的Ti膜渗氮后,近表层的纳米硬度高达12.374GPa,弹性模量高达211.73GPa。镀渗复合改性后的铝合金磨损率较未处理态降低,摩擦系数略有降低,耐磨性提高;厚度为6.33μm的镀钛铝合金改性后磨损率最低,与未处理铝合金的磨损率相比,下降了64.7%。