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本课题采用强流脉冲电子束（HCPEB）设备分别辐照预涂覆Cr或Mo金属粉末的TC4钛合金材料表面,使其实现材料表面合金化,Cr-TC4体系和Mo-TC4体系的辐照次数是电子束实验中的实验变量,实验均在10次、20次和30次辐照下进行。电子束实验结束后,使用X射线衍射（XRD）、光镜（OM）、扫描电镜（SEM）、3D激光扫描系统（3D LSM）和透射电镜（TEM）详细且系统的表征辐照合金化处理样品表面的相组成、微观形貌和结构和粗糙度,并分析辐照合金化前后以及不同辐照次数下的变化。之后采用显微硬度计、摩擦磨损试验机以及电化学工作站分别测试了辐照合金化前后样品表面的显微硬度值、摩擦系数及磨损率、自腐蚀电位及自腐蚀电流密度,并根据成分组成和微观结构分析材料表面性能变化的机理。电子束合金化后,两个体系（Cr-TC4体系和Mo-TC4体系）的XRD图谱分析结果表明表面由初始的α+β双相转变为α’+β相结构,且均有新相生成,Cr-TC4体系生成了Cr2Ti Laves相,Mo-TC4体系生成了Al5Mo金属间化合物。OM和SEM的表征结果显示,电子束轰击后样品表面均出现了熔坑,且随着轰击次数的增加,熔坑密度呈下降趋势,同时表面粗糙度也逐渐减小。截面表征分析结果表明,样品经30次辐照后,Cr-TC4和Mo-TC4体系表面分别形成了约1.5μm和4μm厚的合金化层。TEM分析结果显示辐照合金化后样品表层中出现了大量的马氏体结构和孪晶亚结构。表面显微硬度试验结果显示,Cr-TC4体系和Mo-TC4体系在合金化处理后其硬度值均较TC4钛合金原始样品有所提升,分析这主要归功于固溶强化、细晶强化和弥散强化等强化机制的综合作用。同时表面显微硬度值随着辐照次数的增加呈上升趋势。摩擦磨损试验结果显示,与原始样品相比,Cr-TC4体系和Mo-TC4体系的合金化样品的摩擦系数和磨损率都明显减小,且数值随轰击次数的增加而呈下降趋势,说明表面摩擦磨损性能逐渐改善,主要是由于表面硬度的提高以及表面粗糙度的降低共同作用的结果,其中Mo-TC4体系的材料在磨损时会形成Mo的氧化物,可以起到减摩的作用。综合比较分析发现,Mo-TC4体系表面合金层的耐磨损性能要优于Cr-TC4体系。电化学腐蚀试验及分析结果表明,辐照合金化后材料的耐蚀性能较原始样品得到显著提高,耐腐蚀性能的改善主要是由于第二相（Cr2Ti或Al5Mo）的形成及HCPEB诱发的晶体缺陷综合作用的结果。此外,耐蚀性能随着辐照次数的增加逐渐改善,表面粗糙度以及熔坑密度的降低起到了关键作用。