钛及钛合金密度小、质量轻、具有优异的力学、化学、耐蚀性能,是一种理想的“海洋金属”材料。但由于低硬度、差摩擦磨损性能、恶劣海洋环境下循环腐蚀等问题存在,限制了钛材料在海洋环境中的大面积应用。近年来,在钛材基体上制备改性层已成为国内外本领域研究的热点。但研究表明,单一改性手段仍难以满足钛材料在复杂工况下的应用。为改善钛材的耐磨耐蚀性能,本文采用表面机械研磨+磁控溅射+热氧化复合表面处理技术,在工业纯钛TA2表面制备了Ru/Ti梯度复合涂层。首先通过机械研磨在TA2基材表面制备纳米晶层,然后利用磁控溅射在工业纯钛和经表面机械研磨后的钛材表面制备梯度Ru/Ti涂层,最后对梯度涂层进行热氧化处理。通过能谱仪确定了涂层热氧化前后的元素种类和含量,运用X射线衍射仪和激光共聚焦拉曼光谱仪确定了涂层热氧化前后的物相组成,借助场发射扫描电镜和原子力显微镜观察了涂层热氧化前后的表面形貌和粗糙度演变过程。利用电化学工作站和摩擦磨损试验机分别测试了涂层的耐蚀性和耐磨性,分析了涂层耐蚀性和耐磨性得以改善的机理。结果表明,梯度涂层表面组织致密,无缺陷和裂纹,晶体结构为典型的柱状晶。热氧化处理前,涂层与工业纯钛和经表面机械研磨后的钛材结合良好。Ti梯度涂层主要由α-Ti、面心立方Ti及氧化物Ti₂O等物相组成;Ti/Ru梯度涂层主要由α-Ti、面心立方Ti、Ru及少量Ru的氧化物组成。工业纯钛基底上的涂层颗粒尺寸比经表面机械研磨后的钛材表面要小,且粗糙度变化与颗粒大小变化一致。热氧化处理后,Ti梯度涂层主要由α-Ti、面心立方Ti、Ti O及金红石型Ti O₂等物相组成;Ti/Ru梯度涂层中物相与热氧化前几乎一致。热氧化的Ti梯度涂层有分层现象;Ti/Ru涂层中,由于Ru能抑制Ti的氧化而表面完整。表面机械研磨后的钛材溅射Ti/Ru梯度复合涂层并经热氧化后,耐蚀性得到了明显改善,最高腐蚀电位-0.347 V,最低腐蚀电流密度3.18×10^-7A·cm^-2。涂层耐蚀性能得以改善的原因一是Ti/Ru涂层界面应力较小,稳定性好,涂层内Ru的存在使试样表面的热力学更加稳定,二是铂族金属元素Ru本身就具有优良的耐蚀性能。在0.5 N载荷下,表面机械研磨后钛材的摩擦系数最低,为0.21;1 N载荷下,工业纯钛和表面机械研磨后的钛材溅射Ti/Ru梯度复合涂层并经热氧化后,摩擦性能得到了改善,摩擦系数皆为0.40。