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Ti具有低密度、高比强度、优异的抗腐蚀性、无磁性、加工性好等特点,是目前首选的舰船结构材料之一,但Ti材料耐磨性较差、易擦伤及粘附限制了其推广应用。随着海洋工程对船用钛及钛合金性能要求的逐步提高,单一的改性方法已经无法满足需求,制备含有纳米结构的复合薄膜成为Ti材料表面改性的主要发展趋势。本文通过表面机械研磨处理、Ti与Ag共溅射、热氧化相结合在Ti表面构建Ag/TiO2梯度复合薄膜,并对其界面结构及摩擦磨损性能进行了研究。本实验通过表面机械研磨处理（Surface Mechanical Attrition Treatment,SMAT）在工业纯钛TA2表面制备了超细晶层,平均晶粒尺寸为122.44 nm,晶粒的细化由位错的滑移与孪晶的交割共同实现,经过表面机械研磨处理后样品形成了晶粒尺寸沿厚度方向逐渐增大的梯度结构。对表面纳米化后的TA2样品进行真空退火研究其热稳定性,结果表明SMAT TA2在450℃及以下具有良好的热稳定性,500℃及以上退火时发生了明显的晶粒长大。本实验通过磁控共溅射分别在粗晶TA2及SMAT TA2基底上沉积Ti-Ag薄膜,薄膜均匀性致密性良好,当溅射时间为20 min时膜厚为494.37 nm,表面的平均颗粒尺寸为121.93 nm;溅射时间为60 min时膜厚为1098.22 nm,表面的颗粒尺寸为516.75 nm。Ag弥散分布在薄膜中,有部分团聚现象,含量均稳定在5 wt%左右。对磁控溅射的样品进行热氧化,温度为450℃,保温1 h,样品表面变为蓝紫色,微观形貌发生变化,膜层均匀致密。溅射20 min的样品热氧化后薄膜厚度为583.46 nm,氧化层厚度为110.58 nm;溅射60 min的样品热氧化后薄膜厚度为1236.54 nm,氧化层厚度为173.08 nm,氧化产物均为金红石型TiO2。热氧化后Ag依旧弥散分布在膜层之中,由于Ag颗粒在TiO2膜层中不同晶面的生长速率不同,团聚颗粒的尺寸大小及分布也有所不同。完成梯度复合薄膜的制备后,本实验对薄膜样品及原始样品进行了摩擦磨损对比试验,发现样品的磨损方式主要为磨粒磨损,随着载荷的增加样品的磨损程度也增加;相同载荷条件下SMAT TA2样品的耐磨性优于粗晶TA2样品,SMAT TA2为基底的复合薄膜样品耐磨性优于粗晶TA2为基底的复合薄膜样品;随着薄膜厚度的增加,样品的耐磨性提高;梯度复合薄膜使得TA2的耐磨性显著改善,且载荷越大薄膜的减磨效果也越明显;梯度复合薄膜与样品基底结合良好,表面的TiO2层使得样品表面的硬度大大增加,同时Ag粒子作为软金属不仅可以避免薄膜的脆性,同时还起到了润滑作用,使梯度复合薄膜样品的耐磨性得到大幅改善。