钛及其合金由于具有比强度高、耐蚀性好、密度低等一系列优良性能,在医药、化工、能源、航空、航天等领域得到极其广泛的应用。但钛合金硬度低、耐磨性差的缺点限制了其更广泛的应用范围。本实验采用双辉等离子无氢渗氮技术对钛合金进行渗氮处理,在钛合金表面获得具有一定厚度的氮化层,对渗氮层的耐磨性及耐蚀性进行研究。通过实验得到该钛合金渗氮的最佳工艺参数为:源极电压940V⁹70V、阴极电压在610V⁶40V、渗氮温度850℃、工作气压120Pa、保温时间5h、极间距15mm左右,在该工艺参数下得到的渗氮层厚度在23μm左右。经过XRD、SEM检测分析发现,该渗氮层主要强化相为TiN、ZrN、Ti₂N等氮化物,正是由于多种氮化物的存在,使钛合金表面硬度达到1000HV。摩擦磨损实验结果表明,磨损率由渗氮前的9.947×10^-7g/N·m降低到渗氮后的3.183×10^-7g/N·m;渗氮前磨痕形貌表现为严重的犁沟、塑性流变并出现微裂纹,而渗氮后渗氮层表面表现为轻微刮划;磨损机制由渗氮前严重的磨粒磨损及黏着磨损,变为渗氮处理后的轻微刮划及磨粒磨损。实验结果表明:经过双辉等离子渗氮之后合金的耐磨性得到显著提高。对Ti-20Zr-6.5Al-4V合金渗氮前后的耐蚀性主要通过电化学、浸泡失重实验进行表征。电化学腐蚀实验是在质量分数分别为3.5%的NaCl溶液、5%的HCl溶液、10%的H₂SO₄溶液中进行。实验结果表明:在电化学实验中,渗氮层在以上三种溶液中耐蚀性得到不同程度的提高,在NaCl溶液中自腐蚀电流由渗氮前的6.390×10^-6A/cm²降低到渗氮后的1.395×10^-66 A/cm²;在HCl溶液中自腐蚀电流由渗氮前的1.146×10^-55 A/cm²降低到渗氮后的5.278×10^-77 A/cm²;在H₂SO₄溶液中两者的自腐蚀电流相差不大,但自腐蚀电位由渗氮前-0.473 V降低到渗氮后-0.278 V;浸泡失重实验在质量分数为20%的HCl溶液中进行,渗氮层浸泡后表面形貌没有明显变化,而未渗氮试样表面表现为严重的均匀腐蚀,浸泡失重由渗氮前的9.5308 mg/cm²降低到渗氮后0.1592 mg/cm²。Ti-20Zr-6.5Al-4V合金经过双辉等离子渗氮之后耐蚀性得到提高。