钛合金具有比强度大、良好的耐腐蚀性能、耐高温性能和较低的密度等优良品质,在航空航天、海洋工程、石油化工、医疗卫生等领域有广泛的应用前景,从而引起了人们的关注,它已经成为21世纪重要的工程材料之一。TC4(Ti6Al4V)钛合金是一种α+β型钛合金,其综合性能优良,塑性和冲击韧性高,被认为是应用前景最好的结构钛合金之一,但是由于具有耐磨性能差,尤其是耐磨蚀性能差,表面易擦伤、咬死等缺点,限制了其应用范围的进一步扩大。合金的性能与其组织形态密切相关,而合金的组织形态取决于合金的化学成分、加工工艺、热处理规范和表面处理工艺。对于化学成分已确定的合金,用表面改性处理技术来提高合金的使用性能具有重要意义。高频感应氧化技术是一种新型表面处理技术,与其它表面处理技术相比其具有能耗小、效率高、成本低、作业环境好等优点,是钛合金表面处理的新工艺。本文采用高频感应氧化技术在TC4钛合金表面生成氧化膜,主要研究氧化介质为高活性干空气条件下对钛合金在800~1000℃的温度范围内进行高频感应氧化处理。分析了影响氧化膜性能的相关因素,通过SEM观察、XRD及XPS分析研究了膜层微观结构及其相组成,并探讨了氧化膜的生长机理。通过分析试验结果得到如下规律:①处理温度对膜层性能的影响规律;②氧化时间对膜层性能的影响规律;③建立了氧化动力学模型。研究表明:在800~1000℃温度范围内,膜层的厚度和显微硬度均随着处理温度的升高和氧化时间的延长而呈幂指数增加,且在此温度范围内仅10分钟就可获得结构致密、均匀的氧化膜层。钛合金高频感应氧化膜主要由TiO2和Al2O3相等组成。氧化膜的厚度约为10～30μm,硬度约为500～1400HV。与微等离子体氧化工艺和热氧化工艺相比,高频感应氧化工艺处理时间最短,工作效率最高,利用该项技术所得的氧化膜层的性能也比较优良,处理过程中对环境无任何污染。本工艺与在纯氧介质中处理相比降低了经济成本,是一种有发展前景的钛合金绿色化表面处理技术。