钛合金耐磨改性技术,是钛合金应用领域长盛不衰的一个研究主题。本文在分析国内外相关研究现状以及结合课题组前期研究成果的基础上,提出采用激光冲击熔注微细颗粒技术在钛合金表面原位制备WC_p梯度耐磨改性层的新思路,在保证改性层具有足够厚度及结合力的同时,通过发挥激光加工技术高能快冷特性、微细颗粒晶粒细化效应、陶瓷材料高硬度高耐磨性的协同作用,实现钛合金多元协同耐磨改性。研究中,以航空航天工业中广泛应用的TC11钛合金为对象,通过建立激光冲击熔注微细颗粒改性层形成过程的能量模型、对激光冲击熔注微细WC_p工艺过程的研究和激光冲击熔注微细WC_p改性层微观组织的分析,阐明钛合金激光冲击熔注微细WC_p改性层形成机理;以Si₃N₄为对磨件,考察了激光冲击熔注微细WC_p改性层的摩擦磨损行为及其机理;从而,不仅为钛合金耐磨性多元协同改性提供实现方法和理论依据,而且丰富和发展激光冲击熔注微细颗粒新技术。本文完成的主要工作和取得的成果如下:（1）根据激光冲击熔注微细颗粒的技术原理,综合考虑微细颗粒实现注入、注入过程中微细颗粒的温升、基体材料表面熔池形成等三方面的能量,建立了激光冲击熔注微细颗粒能量模型,并基于该模型讨论了颗粒粒径对激光冲击熔注能量的影响。所建立的能量模型,可为给定实验条件下激光工艺参数的选择提供重要参考;同时,在本文研究条件下,颗粒粒径与激光比能量的大小呈现出“L”型关系曲线,随着颗粒粒径的增大比能量不断减小直至趋于稳定,综合能量和粒径两方面因素,激光冲击熔注选择颗粒粒径为1μm的微细颗粒较为合适。（2）采用Abaqus软件建立了TC11激光冲击熔注微细颗粒制备WC改性层的温度场模型,并将温度场模拟结果与实验结果进行了对比验证,表明该三维瞬态温度场可以准确反应激光冲击熔注过程中的温度分布规律;同时,基于温度场及能量模型的分析结果,通过正交试验的方法对激光工艺参数进行了进一步优化,采用综合评分法分别赋予评价指标缺陷等级Q和熔深D不同权重,得出了工艺参数对于综合评分的影响程度,即激光功率>离焦量>扫描速度,确定了本文研究条件下较优的激光工艺参数为激光功率400W、扫描速度80mm·min^-1、离焦量-1mm。（3）研究了TC11激光冲击熔注微细WC_p改性层上部、中部、下部以及与基体结合部位的组织和改性层表面及横截面的硬度变化规律,并对微细WC_p对改性层组织与硬度的影响机制进行了探讨。结果表明,改性层的上部和中部偏上区域基体形貌为细小的胞状组织,在改性层的中部偏下区域可以看到明显的过渡层,过渡层以下部分基体组织转变为以树枝晶为主;同时,改性层表面的平均硬度为749.4HV,在WC颗粒分布较多的改性层中部区域出现硬度峰值892.9HV,横切面硬度均值约为基体硬度的2.28倍。此外,WC颗粒在改性层上部多分布于晶界,在改性层中下部多分布于晶内,分析认为这与激光冲击熔注技术自身特性造成的注入熔池的WC颗粒温度不同直接相关。（4）考察了TC11激光冲击熔注微细WC_p改性层与Si₃N₄对磨件在常温条件下的摩擦磨损行为,并与相同条件下TC11钛合金的摩擦磨损行为进行了对比,同时初步探究了激光冲击熔注微细WC_p的多元协同强化机制。结果表明,改性层相较于TC11表现出良好的耐磨性能,其比磨损率为0.058μm³/Nμm,而TC11的比磨损率为0.20μm³/Nμm;改性层主要以剥层磨损为主伴有轻微的磨粒磨损,而TC11则主要是磨粒磨损和粘着磨损。分析认为,改性层耐磨性提高的原因在于磨损机制的转变、WC颗粒的抗磨减摩以及改性层特殊的梯度结构与原位生成的方式使得改性层整体具有好的结构强度。