钛合金因其高比强度、耐腐蚀性能、生物相容性,已广泛应用于航空航天、生物医学、石油化工等领域,但钛合金的低耐磨性限制其进一步应用。目前常在钛合金表面电镀镍、铜、铬等金属层以提高钛合金耐磨性。但由于镀层以机械结合的方式与基体结合,其结合性能不足,镀层服役寿命有限。研究者利用镀后扩散热处理强化电镀Ni与Ti-6Al-4V（TC4）基体的结合性能,并采用划格法、挫削法等检测Ni镀层结合性能,然而这类定性镀层结合性能检测方法,误差较大,同时无法分析镀层失效过程,因此热处理对镀层结合性能影响机理及镀层失效机理尚不明确。本课题自主研发一种渐变曲率法与装置,用于观测镀层的失效过程。该方法的原理是将镀层样品弯曲成曲率渐变的形状,随着曲率逐步增大,镀层样品所受的弯曲应力也逐步增大,镀层将发生裂纹萌生、扩展、失效过程,并且以镀层失效时所对应的曲率来作为镀层结合性能的评价指标。采用MATLAB软件对渐变曲率形线进行求解,并设计装置的结构,其结构由成型单元、导向单元、锁紧单元、挡料单元组成。采用ABAQUS软件对渐变曲率法进行模拟验证,模拟结果显示沿样品长度方向,弯曲应力是渐进增大的,满足设计要求。同时,在TC4表面电镀Ni层,研究真空热处理对TC4/Ni镀层界面组织的组织结构影响,得到以下结果:（1）经过真空热处理,TC4/Ni镀层界面由机械结合转变为冶金结合,界面产生了Ni3Ti、NiTi、Ti2Ni三种Ni-Ti金属间化合物。（2）随着热处理时间的增加,NiTi、Ti2Ni亚层厚增加,Ni3Ti亚层厚先增加后减小。在850℃进行9h扩散时,Ni3Ti亚层消失,因此TC4表面形成NiTi形状记忆合金亚层。（3）在扩散前期,Ni3Ti、NiTi、Ti2Ni生长满足抛物线关系,长时间扩散后期,Ni镀层无法在长时间扩散过程提供充足的Ni原子,导致Ni3Ti、NiTi不满足抛物线关系,Ti2Ni满足抛物线关系。最后,采用渐变曲率法分析了热处理时间对TC4/Ni镀层界面失效过程的影响,分析得到以下结果:（1）随着热处理时间的增加,裂纹萌生顺序未发生变化,均在Ni3Ti亚层发生萌生。当曲率增加,各亚层弯曲应变增大,Ti2Ni亚层也出现裂纹萌生。Ni3Ti、Ti2Ni亚层内的裂纹在扩展的过程中,受到NiTi亚层的阻碍。当曲率增大到一定大小时,NiTi亚层最后发生断裂。因此各亚层的韧性大小为:NiTi>Ti2Ni>Ni3Ti。（2）随着热处理的时间的增加,镀层的结合性能先增强后减弱。未进行热处理时,镀层失效时对应曲率为0.096mm-1,Ni镀层与TC4基体结合性能最弱。当热处理时间为120min时,镀层失效时对应曲率0.432mm-1,镀层的结合性能最强。（3）随着热处理的时间的增加,镀层失效模式发生改变。未进行热处理时,镀层的失效模式为Ni/TC4界面裂纹。当热处理时间为60min,镀层的失效模式为Ni镀层/Ni3Ti界面裂纹。当热处理时间为120min,Ni镀层的失效模式为Ni镀层裂纹。热处理时间增加到180min,Ni镀层的失效模式为Ti2Ni/TC4界面裂纹。