TC4钛合金优异的性能,在航空航天、生物医学等领域具有广泛的应用前景。然而,就TC4钛合金基材而言,因其表面硬度低、耐磨性能差、在还原性酸（如HF）中极易腐蚀,极大的限制了它的应用。本文通过真空感应快速渗氮方法对TC4钛合金表面进行处理并最终获得梯度强化层,通过微观组织结构表征以及磨损、腐蚀、腐蚀磨损等性能测试分析,探讨了梯度强化层的微观组织结构与性能之间的关系。研究结果表明:（1）TC4钛合金经过1h的真空感应快速渗氮处理后,可在表面获得20μm的致密Ti N白亮层,表面显微硬度达1211.30 HV_0.25,是未处理样品硬度的3倍以上,有效硬化层深度约为50μm,同时表面残余压应力增大157.48 MPa。（2）渗氮处理后的表层因高频磁场产生高密度位错,形成位错胞结构,导致晶粒内部局部错位,Ti N晶体内部出现高密度层错和明显的惯习面（112）;次表层的α稳定元素（Al）和β稳定元素（V、Fe）分别在α相和β相内偏聚,导致材料内部的合金元素分配不均,引起位错堆积;心部晶粒内未发现明显的缺陷,在α和β结合处为非共格晶界。（3）渗氮处理后,渗层的磨损体积减少,磨痕宽度和磨痕痕迹的粗糙度（S_a）减小,渗氮表面的摩擦系数和磨损速率随载荷的增加而增大。磨损过程中基体主要发生氧化磨损,感应渗氮后的磨损表面主要以磨粒磨损为主。（4）经渗氮处理后,在腐蚀溶液中表面抵抗F^-的浸蚀作用增强,自腐蚀电位(E_corr)增大,腐蚀电流(I_corr)降低,电荷转移电阻（R_t）和腐蚀产物膜电阻（R_f）均增大,耐蚀性增加。（5）在不同F^-浓度和不同载荷下进行腐蚀磨损测试后发现,在5 N和0.2mol/L浓度下渗氮样的磨损失重量比未处理样降低了29倍;随腐蚀液浓度和载荷的增加,表面承受腐蚀与磨损协同作用增加,磨损量增大,促进表面的失效;渗氮层对F^-的浸蚀有一定的抵抗作用,腐蚀磨损性能增加;同时因磨损破坏表面的完整性,使磨损过程中开路电位和自腐蚀电位降低,腐蚀电流增大,阻抗弧半径减小,在磨损过程中表面耐蚀性能降低;腐蚀磨损后,磨痕表面出现大量附着F和O元素的腐蚀坑。通过对感应渗氮层的微观结构与性能的分析可知,真空感应快速渗氮方法能高效获得综合性能优异的表面强化层,这对扩展TC4钛合金的应用范围具有重要的指导意义。