钛合金由于密度小、比强度高、耐腐蚀等优异的性能被广泛应用于航空航天和生物医学等领域,但是钛合金的硬度低、耐磨性差等缺点限制了其在摩擦学方面的进一步应用。论文以航空TC4钛合金为研究对象,将表面织构技术、超声滚压表面强化技术和涂层技术复合,采用理论分析和试验研究结合,基于赫兹接触理论和摩擦学理论进行了表面织构的设计与优化,得到优化的表面织构几何参数;针对超声振动和滚压耦合作用的特点,利用超声滚压强化工艺对带有添加相的织构表面进行加工,在钛合金表面形成减摩、抗磨的三维涂层,揭示了工艺参数-摩擦学性能之间的映射关系和协同强化机理,得到优化的超声滚压加工参数组合,研究了表面微观结构特征和宏观力学性能影响。基于赫兹接触理论对表面织构的几何参数进行设计,借助纳秒激光加工设备对钛合金表面进行织构的预加工,分析不同激光参数与织构深度、表面形貌之间的影响规律,结合EDS成分检测分析织构的形成过程,在保证一定精度的前提下,获得与设计织构相对应的激光加工参数。对不同参数的织构化表面进行了一系列摩擦磨损试验,重点研究了织构形态、织构几何参数等因素对钛合金表面摩擦学性能的作用机制,结合磨损前后钛合金表面的表面形貌、力学性能、化学成分及微观组织结构的对比分析,揭示了磨损的演变过程和抗磨减摩机理,获取表面织构形状及其几何参数的优化方案。借助超声滚压的加工方法,在织构化表面制备Al₂O₃涂层,研究了不同超声滚压加工参数对复合强化涂层表面摩擦学性能的影响规律,对不同试样磨损前后的表面形貌、力学性能、化学成分等进行对比分析,揭示了其协同强化机理,从而得到了优化的超声滚压加工参数组合,实现了综合利用表面织构减磨、超声滚压强化、复合涂层抗磨的性能改善,在保持钛合金TC4原有单一强化效果的基础上获得了复合工艺的协同强化效应。