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钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温等优点,已成为广泛应用于航空、航天、舰艇等国防以及民用机械工业部门的重要结构材料,其中以TC4(Ti-6Al-4V)钛合金用途最为广泛,用量约占钛合金总量的一半以上,但由于钛合金硬度低,耐磨性能较差的局限制约了其在实际生产中的应用。因此,提高钛合金摩擦磨损性能已成为钛合金领域的研究热点。本文主要致力于通过阳极氧化-复合PTFE的方法在TC4钛合金的表面制备具有耐摩擦磨损性能的自润滑膜的研究,首先对影响钛合金阳极氧化膜表面形貌、膜厚的主要因素进行实验研究分析,利用SEM、XRD等测试方法对阳极氧化膜及复合自润滑膜的表面形貌、微观相结构进行分析,并采用摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能。(1)通过对硫酸体系中钛合金的阳极氧化的研究,分析电解液浓度、NH4HF2添加剂浓度、氧化电压、氧化温度以及氧化时间对氧化膜膜孔、膜厚的影响,讨论影响氧化膜耐磨性能的主要因素。实验结果表明,电解液浓度与氧化电压主要影响氧化膜表面膜孔孔径的大小,随着电解液浓度、电压的升高,孔径增大,在电解液H2SO4浓度为0.3-1mol/L、电压为60-130V范围内,膜孔孔径约为100-500nm之间；阳极氧化温度主要影响氧化膜表面膜孔均匀性,随着温度的降低,氧化膜膜孔均匀性提高；阳极氧化时间对氧化膜厚度有重要影响,在氧化时间为1h-3h范围,氧化膜厚度约为4.4-11.9μm之间；对钛合金阳极氧化膜进行化学腐蚀溶解扩孔处理后,孔径可达200-1500nm之间。对TC4钛合金阳极氧化膜进行摩擦系数测定后发现,具有阳极氧化膜的钛合金表面摩擦系数较钛合金基体显著下降,其降低程度与膜层厚度和膜孔均匀性有关,氧化膜膜层越厚,膜孔越均匀,摩擦系数越低,经测试,阳极氧化前TC4钛合金表面摩擦系数约为0.5,在电解液H2SO4浓度0.8mol/L、温度-5℃、氧化电压130V、阳极氧化时间3h条件下制备的钛合金阳极氧化膜摩擦系数降至0.35；对此条件下的氧化膜进行800℃热处理2h后,氧化膜相结构由锐钛矿和金红石型共存TiO2几乎全部转化为金红石型TiO2,同时摩擦系数也降至0.29。(2)阳极氧化-PTFE自润滑减摩复合膜制备及其摩擦磨损性能研究。实验结果表明,对电解液(H2SO4)浓度0.8mol/L,温度-5℃,氧化电压130V,阳极氧化时间3h条件下制备的钛合金阳极氧化膜进行PTFE涂覆,涂覆液PTFE含量为6.7%,涂覆时间为30mmin,烘干时间1h、温度100℃,测得复合膜层摩擦系数显著降低,约为0.2左右,随着PTFE含量的增加,其摩擦系数持续降低,当PTFE含量为20%时,摩擦系数降至0.13-0.14之间；将上述在PTFE含量为6.7%条件下制得的阳极氧化膜-PTFE自润滑减摩复合膜在200-300℃下进行热处理,则由于PTFE粒子更好的填充膜孔,摩擦系数降至0.12,实验研究表明钛合金阳极氧化-PTFE自润滑减摩复合膜显著提高了钛合金的耐摩擦磨损性能。