本文采用微弧氧化、强流脉冲电子束复合处理的方法,在TC4合金表面制备新型硬质金属陶瓷复合处理层。在其余情况相同条件下,采用不同微弧氧化电解液配方,或在不同微弧氧化正向电压、氧化时间下制备复合改性金属陶瓷层。依据检测结果,研究确定预制微弧氧化层工艺对复合处理层影响,选择微弧氧化工艺参数。本文分别对单一改性处理的微弧氧化层、脉冲电子束改性层及复合处理的复合涂层,进行硬度、耐磨性、耐蚀性等性能方面测试。对比分析不同改性方法对膜层性能的影响,并讨论形成原因。观察复合处理层形成过程,分析归纳改性层表面形貌、组织结构及其性能的变化规律,结合影响因素及复合处理层的性能改变,初步阐述钛合金表面微弧氧化脉冲强流电子束复合处理层形成机理。研究表明,采用不同微弧氧化电解液配方,经强流脉冲电子束处理,均可获得复合表面平滑光亮的复合改性涂层,相较而言,采用Na2SiO3-(NaPO3)6-NaAlO2微弧氧化电解液配方,制备的复合处理层表面质量更高。微弧氧化正向电压及氧化时间均为复合处理层的影响因素。氧化正向电压是复合涂层组织含量的主要影响因素,正向电压最佳工艺参数为500V。氧化时间是复合层表面质量的主要影响因素,氧化时间的最佳工艺参数为5min。从从性能方面上来看,复合处理层从各方面均较单一改性层有更良好的性能。复合处理层中不仅含有微弧氧化的硬质氧化陶瓷相作为增强相,同时脉冲电子束的重熔作用可降低改性层表面缺陷、细化了晶粒,使其硬度得到进一步提高,复合处理层的硬度约为基体的4倍、微弧氧化层的2倍。复合层改性层耐磨性也得到显著提高,耐磨系数仅为0.19,磨损量为0.0009g。与此同时,复合处理层的耐酸碱盐的腐蚀能力也得到不同程度的改善。从形成机理上来看,微弧氧化层到复合处理层过程中,表面火山丘状组织消失,变为平滑组织;改性层表面高温稳定相增多。实验发现,复合层表面有纹理状组织和熔坑等缺陷,其中熔坑可消除,纹理状组织无法消失。