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钛及钛合金由于其优越的物理化学以及力学性能而被广泛应用于石油化工、航空航天等领域。但是钛及钛合金在还原性酸中耐腐蚀性能较差，以及高温抗氧化和耐磨损性能差等弱点限制了其应用范围。而抗腐蚀、氧化及磨损性均属于表面性能，因此针对钛及钛合金的上述问题通过表面处理来提高其抗腐蚀、氧化及磨损性能是很有意义的工作，也是长期以来研究的热点。在表面工程应用上，TiB和TiB2与钛相容性较好，密度与钛相差不大，线膨胀系数差在容许范围内，而弹性模量是钛的4-5倍，对于提高钛及其合金的硬度和耐磨损等性能有很大帮助。因此本文采用双阴极等离子溅射沉积技术在纯Ti表面制备了四种薄膜（纳米晶TiB2薄膜、纳米晶（Ti,Al）B2薄膜、非晶/纳米晶TiBN薄膜及非晶/纳米晶（Ti,Al）BN薄膜），拟改善纯Ti的腐蚀、氧化及磨损性能。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、透射电子显微镜（TEM）及扫描电镜（SEM）的手段对四种薄膜的物相组成和微观结构进行了综合分析，结果表明：薄膜组织均匀致密，连续，膜厚约10μm左右，无孔洞、裂纹等微观缺陷，纳米晶结构的薄膜由纳米晶TiB2（（Ti,Al）B2）单相组成，非晶/纳米晶薄膜由纳米晶TiB（（Ti,Al）B）相和非晶BN相组成。采用纳米压入和划痕法对薄膜的力学性能进行了分析，结果表明：四种薄膜均有效的提高了纯Ti基体的硬度及弹性模量，硬度提高了7.7-15.2倍，弹性模量提高了2.7-3.4倍，其中以纳米晶TiB2薄膜提高幅度最大；薄膜与基体的结合力临界载荷Lc均在60N以上，超出实际滑动接触应用所需的结合力值两倍以上。对薄膜在3.5%NaCl溶液中腐蚀性能的测试结果表明：经过氮化处理得到的非晶/纳米晶TiBN和非晶/纳米晶（Ti,Al）BN薄膜的耐腐蚀性能优于未经过氮化处理制得的纳米晶TiB2和纳米晶（Ti,Al）B2薄膜，其中非晶/纳米晶TiBN薄膜具有最优异的耐腐蚀性能。Al元素的加入，破坏了钝化膜的稳定性，使薄膜的耐蚀性能有所降低，但仍优于基体材料。除此之外，极化曲线测试中在0.25v和1.75v电位附近，钝化膜表现出活性溶解特性，分别是由TiB2的水解反应以及析氧反应所致。对四种薄膜在600℃、700℃条件下的抗氧化性能研究表明，纳米晶TiB2和纳米晶（Ti,Al）B2薄膜经氧化后表面没有观察到明显变化，表现出极好的抗氧化性能，而非晶/纳米晶TiBN和非晶纳米晶（Ti,Al）BN薄膜经氧化后表面出现凸起等现象，氧化层横截面亦观察到有裂纹存在；对薄膜的耐磨损性能测试表明：摩擦系数随载荷的增加而增大，纳米晶TiB2薄膜具有最优异的耐磨损性能，磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损。