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本文利用等离子体基氦/氧离子注入技术（He/O2-PBII）对Ti6Al4V合金进行表面改性处理,对氦/氧注入后合金进行表面处理——退火、氩离子溅射和腐蚀使近表面的氦泡形成表面微孔。系统地研究了氦/氧注入电压、注入剂量及注入后的表面处理工艺对Ti6Al4V合金表面微孔层元素分布、元素价态规律、结构、显微组织形貌、力学性能和摩擦磨损性能的影响。氦/氧注入会在Ti6Al4V合金表面和近表面形成氦泡和氦微孔结构,随着氦注入剂量的增大,氦泡和微孔的尺寸会增大,氧的注入会起到限制氦泡退火热长大的作用,退火、氩离子溅射和腐蚀等表面处理工艺是有效的使合金近表面的氦泡形成表面微孔的方法。Ti6Al4V合金He/O注入层中,表层的氧浓度最大,钛浓度最低,然后出现了一个O/Ti原子比率为2的长平台。在He微孔存在处的附近,Ti趋向于形成化学计量比为TiO2的化合物。在He/O注入层中,TiO2主要以非晶态的形式存在,并伴有一定量的金红石相和板钛矿相TiO2的存在,注入层中的晶粒非常的细小。500℃下退火,He/O注入层中没有明显的相转变和晶粒长大。氦/氧离子注入使Ti6Al4V合金表面的粗糙度降低,但是注氧使注氦后的合金表面的粗糙度升高。退火使合金注氦层表面有一定量的氧化相析出平整了表面,降低了合金表面粗糙度。Ti6Al4V合金表面的硬度和弹性模量,随着氦注入能量的提高而升高,随着氦注入剂量的提高而降低。注氦电压为10kV和30kV时,合金表面的摩擦系数随氦注入剂量的降低而降低,合金表面氧化层的厚度却随注氦剂量的降低而增加;注氦电压为50kV时,合金表面氧化层的厚度和摩擦系数与未注入样品相似。注氧提高了注氦合金样品表面氧化层的厚度,降低了表面的摩擦系数,注氦的剂量越大,注氧形成的氧化层的厚度越厚,摩擦系数更低。摩擦磨损的过程中,氦/氧注入表面层的磨屑脱落起到了降低表面摩擦系数的作用。