镁合金具有高比强度、优异的机械和铸造性能，被广泛应用于航空、航天和行走机械领域。然而，镁合金较低的耐磨性，严重限制了其在工程中的应用。因此，采取相应的表面处理技术来提高镁合金的耐磨性是非常必要的。镁合金表面处理的方法有很多，例如阳极氧化、化学镀等。这些方法虽然能在一定程度上提高镁合金的表面硬度，改善其耐磨性，但却牺牲了镁合金的韧性，降低了疲劳性能，而且部分处理液不利于环保，会对环境产生污染。因此，寻求一种可行的表面改性方法来提高镁合金的应用具有实际意义。微弧氧化作为一种比较新的并且有效的在镁合金上原位生长陶瓷膜的表面处理技术越来越引起人们的广泛关注。研究表明对镁合金进行微弧氧化处理是改善其致密性、提高硬度和耐磨性的有效手段。但是，目前关于镁合金微弧氧化膜层的研究，大多数主要集中于对新型电解液的开发研制及对电参数的优化。微弧氧化膜层有许多的缺陷，例如固有的孔洞和微裂纹。在摩擦磨损过程中，缺陷处或组织不致密处会产生应力集中现象，在多种磨损机制的综合作用下，微弧氧化陶瓷膜与对偶件的接触表面出现断裂、剥落最终导致膜层出现失效行为。由上可知，微观组织缺陷已经成为镁合金微弧氧化膜在使用过程中失效的主要原因之一，其耐磨性能在很大程度上取决于膜层组织的致密性和膜层组织缺陷的有效控制。本文采用微弧氧化技术，通过向铝酸盐电解液中加入纳米TiO₂颗粒的方法，在AZ91镁合金表面获得改性的微弧氧化陶瓷膜。首先，研究了电解液中添加不同含量的纳米TiO₂颗粒对微弧氧化电压、膜层形貌、表面硬度、相组成及结合力的影响。其次采用UMT多功能摩擦磨损试验机对改性微弧氧化膜层的微观摩擦学性能进行了研究。探讨了纳米TiO₂添加量、载荷、滑动速度及摩擦磨损时间对改性微弧氧化膜层摩擦系数及体积磨损率的影响，分别用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜对磨损表面的形貌进行分析，从而确定最佳的TiO₂添加量。研究结果表明：随着电解液中TiO₂含量由0g/L增加到4.8g/L，AZ91镁合金微弧氧化膜生长速度逐步提高，膜层颜色逐渐由灰白色变为墨绿色，同时膜层的硬度从1400Hv提高到1650Hv。当电解液中TiO₂含量达到3.2g/L时，改性的微弧氧化陶瓷膜除了MgAl2O4和MgO相外，还含有TiO₂相。XRD分析结果表明，微弧氧化反应前后，TiO₂颗粒未发生物相转变。微观组织观察表明，添加纳米TiO₂颗粒减少了膜层中孔洞的数量，提高了膜层致密性。摩擦磨损实验分析表明，载荷为2N时，纳米TiO₂颗粒对膜层摩擦系数的影响较小。当载荷分别为4、8、15、25N时，随着纳米TiO₂颗粒的增加，改性微弧氧化膜层的耐磨性逐渐增强。尤其是当载荷为15N时，TiO₂含量为4.8g/L的膜层，其摩擦系数随时间变化曲线较稳定，耐磨性最佳。相同实验条件下，摩擦系数随着载荷和磨损时间的增加呈现增加的趋势；随着滑动速度的增加呈现下降的趋势。