钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛及其合金都具有密度小、无磁性、比强度高、工作温度范围宽等特性,因此航空航天领域广泛采用钛及其合金制作飞机零件。钛的化学性质虽然活泼,但由于强烈的表面钝化倾向,使其具备良好的耐腐蚀性能,得以在海洋工程及化工等领域广泛应用。随着社会的发展,钛及钛合金还被广泛应用于汽车领域、生物材料领域和人们的日常生活用品中。钛合金具有诸多优点但其硬度低、耐磨性差、导热性差,而表面改性是扩展钛合金的应用范围的常用手段。本文采用等离子合金化技术,在TA2表面制备出连续、致密的Mo-Ti改性层,并分析工艺温度对改性层的成分分布梯度、厚度、硬度的影响。采用往复磨损实验机对不同工艺温度试样进行测试分析,分别探究不同载荷与不同往复周期对改性层摩擦磨损性能的影响。具体研究结果如下：1.不同工艺温度下制备的Mo改性层均由Mo沉积层和Mo-Ti扩散层组成,升高工艺温度,Mo-Ti扩散层的厚度明显增加,但是由于借助电压升温,造成试样表面源极粒子数量增加,沉积速度加快,Mo沉积层变厚。2.在0.5N载荷及不同工艺温度下改性层的表面复合硬度比基体高出5倍左右,Mo的本身的特性和MoTi固溶强化是硬度提高的主要原因,高温下制备的改性层性能出现劣化。经不同工艺温度处理后的基体晶粒有不同程度的长大,尤其是1050℃的基体晶粒长大最为严重,但是没有出现魏氏体。3.1N载荷下不同工艺温度的改性层均有明显耐磨性能,但是比磨损率随工艺温度升高而增大,表面粗糙度对摩擦系数影响较大,对试样表面进行抛光后,改性层的摩擦系数明显降低4.根据不同磨损周期磨痕的形貌分析,摩擦磨损过程分为：微切削、犁沟生成和扩展、稳定跑合三个阶段。5.3N载荷下,不同工艺温度试样的摩擦系数没有显著差别,降低表面粗糙度亦不能提高改性层的减摩效果,改性层的耐磨效果受改性层本征硬度和表面复合硬度共同影响,950℃试样的耐磨效果最佳。6.通过对900℃试样改性层的横截面进行纳米压入测试,得到其力学性能沿深度方向逐渐降低,改性层加载硬度最大值为17.4GPa,比基体(3.2GPa)提高了5.5倍,最外层弹性模量为247GPa,是基体的两倍。7.在磨损实验过程中我们发现900℃试样的改性层出现较大的剥落坑,其破坏机制有别于其他试样,所以对其改性层的失效机制做了深入分析。改性层失效方式并不是因为磨粒磨损减薄改性层致使基体裸露,而是当改性层因磨损减薄到一定程度时,由于表层与基体力学性能差异较大,出现疲劳磨损,导致变薄后的改性层剥落。