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钛(Ti)合金由于具有密度小、比强度高、耐蚀性好等特点,在航空航天工业中有着广泛应用前景,但钛合金硬度低,摩擦系数大,耐磨性较差,容易发生严重的粘着磨损等缺点,极大地影响了钛合金结构的安全性和可靠性,阻碍了其进一步应用。表面合金化是提高其耐磨性能的有效途径。双辉离子渗金属技术由于合金元素的选择范围大、工艺简单、可控和渗入速度快等优点,越来越引起学术界及工业界的重视。前期研究表明在Ti6A14V合金表面渗钼(Mo)一定程度提高了其表面硬度和耐磨性,若进行钼-氮(Mo-N)、钨-钼(W-Mo)共渗可进一步改善钛合金的摩擦学性能。为了揭示这些改性层的形成机理,本文针对钛合金表面等离子钼基合金化的基本过程,研究Mo在Ti6A14V合金中的扩散行为。着重研究不同温度下Ti6A14V合金中Mo扩散行为,及W、N等其他合金化元素对渗Mo扩散行为的影响,并探索研究表面纳米化对等离子渗Mo的影响。最后,对比研究不同钼基合金化改性层的摩擦学性能。采用自动图像分析仪、X射线衍射仪和辉光放电光谱分析仪测量了不同改性层的组织结构、相组成及元素分布情况,并利用显微硬度测量仪对其截面硬度进行了检测和分析。结果表明：Ti6A14V经过800-1000℃渗Mo以及850℃离子渗Mo, W-Mo共渗及W-Mo-N共渗,均能得到均匀致密、成分和硬度呈梯度分布的改性层。单纯渗Mo和W-Mo共渗在表面形成了沉积层和扩散层,W-Mo-N共渗表层形成了化合物相。几种改性层的表面硬度随距表面增加而梯度降低,单纯渗Mo和W-Mo-N共渗改性层的硬度降低速度比W-Mo共渗要快。对Mo元素浓度分布曲线中的单调降低部分进行计算得到Mo原子在不同实验条件下不同扩散层中的扩散系数,结果表明：Ti6A14V在800-950℃范围内单纯渗Mo过程中,Mo原子平均扩散系数随温度升高而升高；但是,1000℃时反而降低,这主要由于Ti6A14V发生相变和表面反溅射增大的综合影响。在多元共渗过程中,Mo在W-Mo-N共渗中的扩散系数最小。相同Mo浓度下,由于扩散机制的不同,加入W能明显降低Mo扩散系数,而N元素的加入对其影响不大。球盘磨损试验结果表明：滑动距离较短时,渗钼改性层摩擦系数最低,一段距离后便高于其它两者,滑动结束时W-Mo-N改性层摩擦系数最低。相同实验条件下,渗钼改性层的比磨损率最大,Mo-W改性层次之,W-Mo-N改性层比磨损率最小。说明加入的合金元素更好的改善了钛合金摩擦学性能。最后,为了克服离子渗金属技术高温高压不稳定、容易使试样产生变形的缺点,探索研究了将表面纳米化同离子渗技术相结合,对表面纳米化的Ti6A14V试样进行低温(460℃、510℃、560℃和610℃四个温度)等离子渗Mo。实验结果表明：表面纳米化结构可以明显提高Mo原子在离子渗过程中的平均扩散系数和改性层厚度,560℃时效果最明显。钛合金纳米化后渗钼试样的比磨损率比单纯纳米化和单纯渗钼试样都低,说明表面纳米化和离子渗技术结合可以更好的改善钛合金的耐磨性。