研究目的:将微纳米级二氧化钛（TiO₂）颗粒作为增强相,应用搅拌摩擦加工工艺（FSP）,以高强度低弹性模量的Ti-35Nb-2Ta-3Zr钛合金为基体,制备具有一体化结构的TiO₂微纳米复合层表面,获得Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料,课题将重点研究微纳米复合层微观结构、成分变化和耐腐蚀性能,为将来Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料临床应用提供科学依据,具备产业化前景。研究方法:应用搅拌摩擦加工工艺,以Ti-35Nb-2Ta-3Zr钛合金为基体制备Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料。通过扫描电镜、透射电镜、X线电子衍射、电子背散射衍射观察和分析该复合材料表面微纳米复合层的微观结构及元素成分;应用动电位极化和电化学阻抗谱分析微纳米复合层的电化学腐蚀参数;利用原子力显微镜观察微纳米复合层表面腐蚀前后的形态学变化;采用X射线光电子能谱和深度剖析,研究微纳米复合层表面氧化膜的元素成分和厚度;综合分析各组电化学腐蚀差异的原因,探究Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料的微纳米复合层耐腐蚀性能与微观结构之间的内在联系。研究结果:通过FSP工艺制备得到了具有TiO₂微纳米复合层的Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料。研究发现微纳米复合层内具有大量直径约为8μm的细化晶粒,表面氧元素分布均匀,并含有纳米晶、非晶相和α?马氏体相。微纳米复合层表面平均错向角为27.66°,高角晶界占66.99%,晶粒内部及晶界含有大量位错形变并伴有动态重结晶。微纳米复合层拥有较低的自腐蚀电流密度（22.85 nA/cm²）和钝化电流密度（2.1μA/cm²）、较高的破钝电压（1.1V）和稳定持久的钝化阶段。微纳米复合层内层氧化膜的阻抗值达到1346 kΩcm²,在中频段具有较宽的相位高峰范围和较高的相位峰值（81.07°）,表明微纳米复合层具有优异的耐腐蚀性。随着TiO₂添加量和旋转搅拌速度的提高,微纳米复合层的耐腐蚀性也逐渐提升。微纳米复合层的氧化膜表面含有90.07%的高价态钛氧化物,表面呈现密集的纳米针状结构。微纳米复合层表面的氧化膜形成了厚实致密的内层保护层（约60nm）和较薄的疏松多孔的外层结构,而Ti-35Nb-2Ta-3Zr钛合金基体表面氧化膜内层保护层相对较薄（约40nm）,外层较厚且相对平整。结论:通过FSP工艺,成功以Ti-35Nb-2Ta-3Zr钛合金为基体,制备得到具有一体化结构TiO₂微纳米复合层表面的Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料。研究表明,TiO₂微纳米复合层赋予了Ti-35Nb-2Ta-3Zr/TiO₂微纳米复合材料表面优化的微观组织结构和出色的耐腐蚀性能,增加TiO₂添加量和提高旋转搅拌速度对微纳米复合层耐腐蚀性能提升具有促进作用。