钛合金由于比强度高、耐蚀性好、生物相容性优异等突出优点得到广泛应用。但钛合金存在硬度低、耐磨性差的缺点，限制了其应用范围的进一步拓展。表面梯度纳米结构可以显著改善传统粗晶结构强度低、力学性能差的劣势，可以利用多尺寸结构协同作用达到较好的服役性能。此外，表面梯度纳米结构中丰富的晶界、缺陷为元素的表面扩散提供优良通道，可以有效提高化学表面热处理的效率。本文以低成本粉末冶金Ti-Al-Fe-Mo合金为研究对象，创新采用表面机械碾磨加固相渗碳相结合的方式对其表面进行复合强化处理，研究了不同表面碾磨道次加渗碳处理的钛合金表面的微观组织及其显微硬度。另外，本文还以氮化硅球为摩擦对偶在表面复合强化钛合金样品上开展了往复式滑动摩擦试验，研究了钛合金表面强化层对其磨损量，摩擦系数，表面磨痕微观组织之间的影响规律。结果表明：表面机械碾磨方法可以在粉末钛合金表面形成梯度纳米晶结构；钛合金经过表面机械碾磨处理后可显著提高表面渗碳的深度和均匀度；经表面机械碾磨加固相渗碳的复合强化钛合金磨损量相比与单一表面渗碳的钛合金降低了近58%。表面复合强化的钛合金摩擦磨损机制以疲劳磨损，粘着磨损，氧化磨损和少量的磨粒磨损为主。
 

钛合金；表面梯度纳米结构；表面渗碳；摩擦磨损