近α钛合金因具有比强度高、可加工性好、低温性能优良、生物相容性好、无磁等优良特性,被大量应用于航空航天、军用领域和船舰中。随着近α钛合金在各领域大量应用,其粘合磨损、微动磨损较为敏感,易发生缝隙腐蚀、电偶腐蚀和磨损腐蚀等缺点日益凸显。采用微弧氧化技术,在其表面形成一层耐磨、耐蚀的氧化膜来解决上述问题是近年来新兴的一种技术。本文以铸态近α钛合金为研究对象,通过改变Zr元素含量来进行微弧氧化处理,以提高近α钛合金的耐磨性和耐蚀性。分别通过改变铸态近α钛合金中Zr元素含量,研究Zr元素对基体组织及基体电学性能的影响,及对微弧氧化膜层微观形貌、相组成、耐磨性和耐蚀性的影响;通过在电解液中添加ZrO₂和碳酸锆粉末来研究其对微弧氧化膜层微观形貌、相组成、耐磨性和耐蚀性等特性的影响。利用原子力显微镜对基体电位进行测量,二次探针法对基体电阻率进行测量;利用激光共聚焦显微镜对膜层三维立体形貌进行观察;利用附着力自动划痕仪进行膜层结合力测试;利用旋转式耐磨试验机对陶瓷膜层耐磨性进行测试;采用XRD、SEM、EDS等分析手段对膜层特性进行表征。研究结果表明,改变铸态近α钛合金基体中的Zr元素含量,合金相组织、电位分布、电阻率等发生变化,相应微弧氧化膜层的特性也随之改变。Ti-5Al-1V-1Sn-4Zr-0.8Mo合金电阻率最大为1.6523μΩ·m,微弧氧化膜层厚度最大为106.6μm,粗糙度最小为22.56μm,磨损比最小为0.04%,耐磨性最好;Ti-5Al-1V-1Sn-3Zr-0.8Mo合金经微弧氧化后,膜层表面裂纹最少,并且最为致密,膜层表面电化学腐蚀结果显示其腐蚀电位最高为-0.1597V,耐蚀性较好,这表明改变Zr元素含量后基体相组成、电阻率、电位分布等发生变化使得微弧氧化膜层特性受到影响。电解液中添加ZrO₂和碳酸锆可以有效填充膜层中的孔洞并减少裂纹,获得更为致密的氧化膜。ZrO₂加入量为5g/L时,氧化膜厚度达到最大为106μm,其粗糙度23.7μm;XRD结果显示,随ZrO₂加入量的增加衍射峰越高,膜层中金红石TiO₂、锐钛矿TiO₂含量相对减少,且磨损失重比逐渐降低,说明膜层耐磨性越好;碳酸锆加入量为1g/L时膜层厚度最大为110μm,粗糙度最小13.5μm,碳酸锆加入量为5g/L时,膜层中孔洞数量最多,致密性较差。