钛合金具有密度低、比强度高、中低温稳定性好、耐蚀性能优异、生物相容性好等一系列优异的特性,被广泛地应用于航空航天、生物医学、化工和交通运输等行业。但是钛合金的硬度低、耐磨性能差,这一缺点极大的限制了它的进一步广泛应用。利用表面处理技术在钛合金表面形成改性层是提高钛合金摩擦学性能的主要途径之一。传统的针对钛合金的表面处理技术,只是一味地提高钛合金表面硬度来提高表面的抗磨损性,从而达到耐磨的效果,例如渗氮、渗碳、渗硼以及渗金属。然而这些硬化层在高温和润滑油失效的情况下特别容易失效,而且容易产生微裂纹。所以单一的表面处理技术对于提高钛合金的耐磨性是有限的。针对这一现象,本文分析总结了钛合金的性能特点以及各表面处理方法的优缺点,提出采用复合处理技术对钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面处理,使其表面具有减摩润滑的作用,且次表面又具有较高的硬度。首先利用离子渗氮技术在钛合金(Ti-6Al-4V)表面制备一层氮化层,采用X射线衍射仪和显微硬度计分析了渗氮层的相组成和硬度梯度,结果表明在表层形成了高硬质相TiN,扩散层硬度梯度过渡平缓；然后利用磁控溅射技术在氮化层表面镀一层Mo,并采用SEM、EDS和截面线扫描分析分别分析了表面形貌、表面元素分布和截面元素分布,结果表明,Mo单质呈颗粒状均匀地分布于表面,薄膜的厚度约为4μm,膜层致密且与基体结合良好,表面硬度有所提高。最后利用离子渗硫技术对试样进行渗硫处理,从而在表面形成具有优异减摩作用的固体润滑剂(MoS2)。通过XRD和SEM分析得出,表面的晶粒度随渗硫温度的升高逐渐增大,当温度分别为520℃、620℃时晶粒尺寸迅速增大；经复合处理的试样截面硬度在最表层最低,次表层达到最大,然后逐渐降低,这表明次表层的硬质相可以给表层软的MoS2提供良好的支撑作用；截面线扫描分析得出沿截面的元素分布随着深度的增加S和Mo的含量先是迅速增加然后又急剧降低,Ti的含量在S和Mo的含量降低时迅速增加。摩擦磨损试验表明,Ti-6Al-4V经复合渗镀处理后,其在不同渗硫温度下所得试样的摩擦系数差异明显。220℃所得试样的摩擦系数明显优于其它温度,其摩擦系数最低可达到0.23；在相同载荷下,复合层的摩擦系数随着时间的延长,先增加然后趋于稳定,最后逐渐降低,表现出良好的润滑性,而氮化层的摩擦系数也是先增加然后趋于稳定,但最后却逐渐升高；在不同载荷下,复合层的摩擦系数随着载荷的增加逐渐升高,当达到一定载荷时,摩擦系数随载荷的增加却突然下降,而氮化层虽然在达到相同载荷后也出现下降,但又马上表现出上升的趋势,可见复合层在重载情况下表现出优越减摩性；根据磨损曲线得出,复合层和渗氮层均表现出典型的磨损曲线,但是渗氮层的磨损失效明显快于复合层。