随着我国“载人航天”和“探月工程”等航天事业的不断发展,航天科技不断进步,对航天飞行器和航天材料的性能提出了更高的要求。钛合金具有比强度高、耐腐蚀、低导磁率等优良特性,在航天装备中有着重要的应用。但是钛合金较差的耐磨性能限制了钛合金更广泛的应用。因此,针对钛合金耐磨性差的问题,本文利用离子渗氮技术和激光表面织构技术对钛合金进行表面强化,以提高钛合金的摩擦学性能。本文运用离子渗氮+激光表面织构复合强化技术,在五个渗氮温度下对TC4钛合金进行离子氮化,并用激光在渗氮层上加工具有不同形状参数的表面织构,利用三维白光形貌仪、扫描电子显微镜、显微硬度仪和摩擦磨损实验机等分析测试了强化层的表面形貌、组织结构、硬度和相组成,并探讨了强化层的摩擦学性能及磨损机理。主要结果如下:(1)钛合金经过离子渗氮处理后,表面生成的渗氮层明显提高了钛合金表面的显微硬度,提高了钛合金的耐磨性。但是渗氮层同时也会增加钛合金的表面粗糙度,使摩擦系数增大。并且较高渗氮温度下生成的硬质渗氮层在摩擦载荷较大时,会产生硬质磨屑的脱落并参与到摩擦过程中,造成较严重的磨粒磨损,从而影响钛合金的摩擦学性能。(2)利用激光在钛合金表面制备了深度约30μm的点坑型织构。在织构的形状参数中,面积率对织构的效果影响最大,钛合金的磨损量随表面织构面积率的增加呈现先减小后增加的趋势。织构在摩擦过程中可以起到捕获并存储磨屑,减轻磨粒磨损的作用,从而起到减摩耐磨的效果。(3)钛合金经过离子渗氮和激光织构复合处理后,表面硬度显著提升,减轻了黏着磨损。同时,表面织构可以起到存储磨屑,减轻硬质磨屑造成的磨粒磨损,减小摩擦系数的作用。在渗氮层和表面织构的共同作用下,钛合金在真空和大气环境下的摩擦学性能均得到显著提升。