钛合金具有高强、高韧、耐蚀、轻质等优良特性而被受广泛关注。然而,与钢相比,钛合金由于自身硬度低、耐磨性差,限制其在武器装备运动部件上的推广应用。同时,许多装备零部件表面承受着比芯部更高的应力,例如无人战车的履带板,要求其工作表面有高的强度、硬度和耐磨性,而其芯部又要求有足够的塑性和韧性以承受一定的冲击载荷。本课题为开发耐磨钛合金、延长钛合金为构件服役寿命、扩大钛合金的使用范围提供基础试验和理论支撑。本课题以Cr3C2粉末作为碳源,海绵钛为基体,采用原位合成技术,采用真空感应悬浮熔炼制备了三种成分Ti C/Ti复合材料,分别为Cr3C2添加量3 wt.%（XGTC3）、6 wt.%（XGTC6）和9 wt.%（XGTC9）。研究了不同Cr3C2添加量对复合材料微观组织和室温力学性能（抗拉强度、洛氏硬度和摩擦磨损性能）的影响规律,讨论复合材料显微组织与室温力学性能的对应关系及强化机制。在此基础上,采用高频感应加热处理技术,提升Ti C/Ti复合材料表面的硬度和耐磨性。系统地研究了高频感应加热处理（不同输出电流和加热时间）对Ti C/Ti复合材料的微观组织、硬化层深度、表面硬度和室温摩擦磨损性能及机理的影响规律。所取得的研究结果如下:本课题首先揭示了Cr3C2添加量对纯Ti的显微组织和力学性能的影响及机理。结果表明:Cr3C2在高温下与Ti溶体反应生成Ti C。因此,不同Cr3C2添加量的钛基复合材料的室温显微组织由不同尺寸和形状的Ti C、α’相以及少量的β相和α-Ti组成。随着Cr3C2添加量（3～6～9 wt.%）的增加,α-Ti晶粒显著细化,由1.7×10~3μm细化到97.5μm;Ti C由细长条、短棒状转变球状再到枝晶状Ti C;α’相的宽度大幅度下降（5.9～0.074μm）,集束尺寸降低（26.8～15.4μm）。随着Cr3C2添加量的增加,钛基复合材料的抗拉强度和塑性均呈现先升高后降低的趋势,洛氏硬度逐渐增加（12.1～40.2 N/mm~2）,摩擦系数逐渐下降（0.669～0.538）,磨损率逐渐下降(3.27×10-2～1.97×10-2 mg/m),磨损机制由严重的黏着磨损转变为轻微黏着磨损和磨粒磨损相结合。当Cr3C2添加量为6 wt.%时,钛基复合材料的抗拉强度和塑性达到最大（1026.1 MPa、6.7%）,分别提高了322.1 MPa、712.5MPa和609.5 MPa,XGTC9复合材料力学性能降低的主要原因是枝晶特征的Ti C存在一定数量尖锐的棱角,在拉应力作用下容易开裂。随着Cr3C2添加量的增加,钛基复合材料基体C含量增加,使Ti C的尺寸变大,增加Ti C接触表面积,提升复合材料硬度;Ti C含量的增加,可以细化晶粒,晶界面积增加,提升复合材料承载力,从而提升复合材料硬度。此外,随着Cr3C2添加量的增加,Ti C含量和Cr含量增加,降低复合材料中片层α的尺寸和集束大小,提升复合材料强韧性。铸态Ti C/Ti复合材料经过高频感应处理后,钛基复合材料由表面硬化区、热影响区、心部未影响区组成,表面硬化区的显微组织为由极为细小层状α相、Ti C和少量的β相组成,热影响区从表面向芯部延伸,由α’相分解的细小层状α相,数量逐渐下降,并呈现梯度分布。Cr3C2添加量的变化,未对高频感应处理后钛基复合材料的显微组织产生影响。随着高频感应处理输出电流和加热时间的增加,表面硬化区和热影响区中的α’相分解体积逐步增加,生成的细小层状α相含量增加,表面硬化区范围增加。洛氏硬度和摩擦磨损性能测试结果显示:相比于复合材料芯部的耐磨性能,三种复合材料硬化层的洛氏硬度均提高显著;摩擦系数、磨损率和表面粗糙度均明显下降,硬化层犁槽变浅,剥落现象减缓。磨损机理从严重的磨粒磨损和粘着磨损,转变为轻微的磨粒磨损和粘着磨损。此外,通过控制输出电流和加热时间可以影响硬化区中的α’相的分解程度和分布情况,析出更为细小的平衡α相（细晶强化）,由此产生的平衡态（α+β）相弥散分布（弥散强化）,并且较高的温度使少量C和Cr元素固溶到基体中（固溶体强化）。