本文采用机械合金化法成功在TC4表面制备了Ti-35Cu（wt%）非晶涂层，利用SEM、EDX、XRD等检测手段对不同球磨时间和球磨转速所制备涂层的显微组织与物相成分进行了分析，并通过摩擦磨损试验、显微硬度测试和划痕试验分别对涂层的摩擦耐磨性能、表面和截面的显微硬度及结合强度进行分析测试；同时还研究了在Ti-35Cu中添加5wt%Al元素后，对涂层的沉积率、厚度及相关性能的影响；为了进一步深化对机械合金化表面改性的研究，本文采用有限元数值模拟对该方法的某些方面进行了研究。研究结果表明，在制备Ti-35Cu非晶涂层时，适当延长球磨时间可提高涂层的非晶化程度和致密度；当球磨时间达到11h时，涂层最为致密，涂层厚度约为35μm，并且此时涂层与基体之间发生元素的互扩散而形成冶金结合；涂层截面的显微硬度呈梯度变化，涂层表面的最大平均硬度值可达625.5Hv0.1；球磨11h后，涂层摩擦系数约为0.20，磨损量为0.8mg，涂层与基体结合强度约为44.6N。当球磨转速为500rpm时，涂层表面平均显微硬度达657.4HV0.1，涂层的结合力达到最大值47.5N，但此时涂层非晶相含量却较400rpm时涂层非晶含量少。在Ti-35Cu粉末中添加5wt%的Al粉后，涂层的沉积率和致密度增加，球磨11h后，涂层厚度约为550μm；在基体界面处，Ti-33.3Cu-5Al涂层并未形成非晶，而在涂层外表面处，Ti-33.3Cu-5Al涂层则发生了非晶化。通过有限元模拟发现经过小球多次撞击后，涂层与基体界面形貌呈锯齿状；磨球速度越大，基体的累积塑性应变和温度越高，最大累积塑性应变约为0.06，温度最大值为85℃。当球磨转速为600rpm时，残余应力达到最大值，σzz为压应力值，大小为350MPa。