钛及钛合金具有高的比强度、良好的耐蚀、耐高温以及优异的生物相容性等综合性能,在航空航天、海洋、石油化工、生物医学等工程领域得到广泛应用,但其硬度较低、摩擦学性能较差限制了钛及钛合金在部分强耐磨或强冲蚀工况中的应用。激光气体氮化法是利用激光集中热源在富氮环境中对钛及其合金表面进行辐照,使氮进入表面熔化区,形成厚度大、与基体材料以原位冶金方式结合的氮化层,进而改善钛及其合金低硬度、低摩擦学性能以及特殊环境中低耐腐蚀性能的有效方法。本文采用光纤激光器利用气体氮化法在纯氮气及氮氩混合气氛下对Ti-6Al-4V合金基体进行表面改性以改善其耐磨耐蚀性能。利用XRD、SEM、EDS分析氮化层层深、微观结构、相组成和元素分布,显微硬度仪测试氮化层截面深度方向硬度,往复摩擦试验机测试基体、氮化层摩擦学性能,电化学腐蚀实验测试基体、氮化层腐蚀行为。结果表明:纯氮气气氛下,其它参数一定,激光功率在1200²000 W范围内,激光功率为2000 W时,获得层深达910μm、氮化物枝晶分布均匀且无裂纹的氮化层,氮化层由表层高氮浓度的TiN树枝晶、底部低氮浓度的Ti₂N细枝晶、热影响区的α’-Ti（N）针状晶组成;表层硬度达970 HV_0.5、热影响区硬度530-360HV_0.5。氮化层耐磨性能较Ti-6Al-4V合金基体提高55%;在3.5%NaCl溶液中腐蚀电位较Ti-6Al-4V合金基体的正移0.091 V,腐蚀电流密度降低1个数量级,极化电阻提高65倍。纯氮气气氛下,其它参数一定,激光扫描速度在5²5 mm/s范围内,当扫描速度为10²5 mm/s时均可获得无裂纹氮化层,其表层形成高氮浓度的TiN树枝晶、底部为低氮浓度的Ti_xN细枝晶、热影响区为α’-Ti（N）针状晶。其中激光扫描速度为10 mm/s时,氮化层具有最佳性能。其层深约880μm,近表层硬度约970 HV_0.5,热影响区硬度为360⁶80 HV_0.5,氮化层磨损率为1.17×10^-4mm³/Nm,较基体降低69%,在3.5%NaCl溶液中极化电阻为135604Ω·cm²,较基体提高40倍。氮氩混合气氛下,其它参数一定,氮氩比在20:0²:18范围内,当氮氩比为20:0时,氮化层表面形成TiN相,截面形成粗大密集的树枝晶而发生开裂,其层深为655μm,近表层硬度达到1172 HV_0.5;而氮氩比在18:2²:18范围内,氮化层表面均形成TiN_0.9相,截面不存在任何裂纹,其层深为509⁴4μm,近表层硬度为997⁶39 HV_0.5。氮氩比为18:2²:18时,氮化层磨损率分别为2.315³.639×10^-4 mm³/Nm,较基体降低40⁵%,对应极化电阻为115791⁴1506Ω·cm²,较基体提高34¹2倍,随氮氩比的减小,氮化层的耐磨耐蚀性能逐渐降低。氮氩比为18:2时可获得层深、硬度较大,耐磨耐蚀性能较高且无裂纹的氮化层。