Ti6Al4V钛合金材料具有优异的机械性能,在航空航天领域中发挥着不可替代的重要作用。但钛合金属于亲水材料,水分与污染物容易吸附在钛合金表面,且在低温环境下容易结冰覆冰,影响设备正常运转。超疏水表面可减少水滴对表面的润湿,同时抑制水滴和表面间的热量交换,为提高钛合金表面的自清洁以及抗结冰性能提供了思路。因此,本文采用纳秒紫外激光在钛合金基体构建微纳粗糙结构,结合化学处理的方法制备钛合金超疏水表面,并研究其在低温条件下的抗结冰性能。设计了凹坑形和沟槽形两种典型的表面特征结构,采用纳秒激光在钛合金基体上进行织构,结合低表面能修饰的方法,获得了钛合金超疏水表面。使用扫描电子显微镜和三维视频显微系统表征表面形貌,并分析表面形貌对钛合金表面润湿性的影响机制。结果表明:钛合金表面材料在激光的辐照下,特征结构表面形成微凸起形貌以及其表面覆盖的颗粒状纳米级结构。加工后的钛合金表面粗糙度增加,与低表面能物质层复合,使得表面具有超疏水状态。采用纳秒激光在钛合金基体加工微纳粗糙结构是提高表面疏水性的重要因素。对比分析了激光扫描次数和扫描间距等工艺参数对钛合金表面微观形貌及其润湿性的影响规律。结果表明,不同激光加工参数下,钛合金表面微纳复合结构的改变是表面修饰后接触角和滚动角变化的主要原因。表面特征结构尺寸参数和纳米结构大小主要受到激光扫描次数的影响,而扫描间距主要控制凹坑/沟槽形貌的间距和表面纳米级结构的分布区域与密集程度。对于凹坑形结构表面,当激光扫描间距为50μm,扫描次数为15次时,特征结构表面火山口形貌明显且颗粒状结构较小。表面静态接触角达到155.9°,滚动角仅为3.4°,具有低粘附超疏水性。对于沟槽形结构表面,激光扫描间距为50μm,扫描次数为5次时,沟槽形状比较规则,纳米结构分布密集,表面疏水性最强。测得垂直和平行沟槽方向的接触角分别为156.8°和155.5°,滚动角分别为4.3°和5.4°。在自行搭建的实验装置上开展低温结冰实验,研究光滑亲水、疏水和超疏水钛合金表面上的水滴结冰特性。对水滴在过冷样品表面的结冰过程以及结冰时间进行了观测分析,初步探究微结构和润湿性对钛合金表面水滴结冰时间的影响规律。结果表明,在一定的温度范围内,超疏水钛合金表面可以大幅度延迟水滴的结冰过程。当表面温度稳定在-5℃时,光滑亲水钛合金表面水滴仅需18.3 s即完成结冰,而凹坑形和沟槽形超疏水表面的结冰时间分别为1567.9 s和1385.4 s,表明实验制备的钛合金超疏水表面具有优异的延迟水滴结冰性能。