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TC4合金因其优异的综合性能,广泛用于航空航天、船舶、体育器材及生物医疗等领域。当作为生物医用材料植入人体时,随着服役时间的延长,不可避免的出现磨损与腐蚀现象,TC4会释放出含Al和V的有毒离子、降低细胞适应性,对人体产生危害。而材料表面纳米化是提高耐磨性和耐腐蚀性,抑制有毒离子析出的有效途径。为此,提出采用机械锤击加退火的方式以期实现TC4钛合金表面纳米化达到强化性能的目的,本文的主要工作内容是:⑴微观结构和硬度性能研究,首先通过X射线衍射图谱的分析,采用Scherere-Wilson公式计算出不同锤击时间试样的表层晶粒尺寸,其结果表明,在一定的范围内,随着锤击时间的增加,样品表层的晶粒尺寸不断减小,塑性变形层的厚度不断增大;随后,对锤击45min的试样进行退火处理,实验结果表明,随着退火温度的提高,样品表层晶粒尺寸先减小再增大,其中锤击45min+650℃退火后的晶粒尺寸最小。采用显微硬度仪进行了样品的硬度进行了检测,检测结果为TC4合金经过机械锤击的试样,表面硬度明显增大,经过退火处理的试样表面硬度值是随着退火温度的增加先降后升,且机械锤击的试样硬度与晶粒尺寸关系基本符合Hall-Petch公式。⑵表面耐磨性能研究,首先通过CMT-I型摩擦试验机对处理过的TC4合金样品进行滑动摩擦行为实验,结果显示,随着法向载荷和磨损时间的增大,合金的磨损量也逐渐增大。随后与未处理的合金试样进行了对比测试,发现处理后的合金样品的耐磨性有较大提升,且经过锤击45min+650℃退火的TC4试样的耐磨性能最佳,相对耐磨性相对于原始试样提高了1.467倍。⑶表面耐腐蚀性能研究,首先采用电化学工作站PARSAT 4000进行实验,通过分析极化曲线得出机械锤击处理后,TC4合金的腐蚀电流密度急剧下降,表明其耐腐蚀性显著增强。随后又对锤击45min不同退火温度处理的试样分别进行测试,发现退火后的试样的耐腐性得到了进一步的提升,且经过锤击45min+650℃退火后的试样的腐蚀电位相对于原始试样正向移动了180.72mV,腐蚀电流密度降低了175.59n A,为所有试样中的最佳值,证明经过锤击45min+650℃退火后试样的耐腐蚀性最好。本文的研究成果为TC4钛合金医用性能的提升提供了新的加工方法和理论支持。