钛合金因具有优异的综合力学性能而广泛应用于各个领域,但因其具有较低的硬度和较高的摩擦系数而限制其在摩擦磨损领域中的应用。因此,研究钛合金的磨损性能具有重要的理论意义和应用价值。本文通过添加纳米氧化物颗粒来改善TC4合金的耐磨性。研究了TC4合金在不同氧化物类型、粒径、配比以及载荷条件下的磨损行为,利用XRD、SEM和EDS等微观检测手段对钛合金的摩擦表面和剖面的成分、结构、形貌以及氧化物层的特征进行检测和分析,并通过不同配比实验研究了摩擦层的形成过程和作用,并探讨了钛合金的磨损机理。研究结果表明:添加的纳米氧化物颗粒对TC4合金磨损率具有显著影响,在10-50N范围内,Fe2O3≥50%时磨损率最低,其次为未添加时的,而TiO2>50%时磨损率均较高。在不同纳米氧化物添加情况下,磨损率随载荷的变化呈现不同的趋势,其中Fe2O3≥50%时增幅几乎为零,而TiO2=80%时增幅最为剧烈。不同配比氧化物数据表明:Fe2O3≥50%的磨损率远远低于TiO2>50%的磨损率。可见,添加以Fe2O3为主(≥50%)纳米氧化物可以明显改善钛合金的耐磨性。研究发现,在不同氧化物添加条件下,磨面上形成的含氧化物的摩擦层的特征也不同,Fe2O3≥50%时,氧化物层较为致密且均匀覆盖在磨面上,此时摩擦率极低,具有显著减磨的作用;而无添加和TiO2>50%时磨面存在团聚状的大颗粒或磨屑,它们在磨损过程中充当第三体磨粒起犁削磨面的作用,故对磨损保护并未起任何作用,相反加速磨损。因此,可以验证在钛合金/钢滑动体系中磨面产生的两种氧化物Fe2O3和TiO2作用不同,前者起保护作用,而后者作为磨粒加速磨损。TC4合金的磨损机制随添加的氧化物的变化而变化。添加TiO2>50%时,TC4合金的磨损机制与未添加氧化物颗粒时的相类似,呈现严重磨损,以磨粒磨损和粘着磨损为主要磨损机制;添加TiO2≤50%时,呈现轻微磨损,以氧化轻微磨损机制为主;而在50%Fe2O3+50%TiO2,50N下,磨损机制发生轻微-严重磨损转变。