金屬的摩擦行為很大程度上依賴于接觸面的狀態(tài)和性能。金屬接觸面在相互滑動過程中，會沿著不同方向產(chǎn)生交替變化的拉應力和壓應力，從而導致材料表面發(fā)生破壞。材料抵抗破壞的能力及破壞特性取決于表面微觀機械性能及其不規(guī)則彈塑性變形。而這些性能常因材料的尺寸效應等，特別是吸氫特性而使其微尺度的機械性能有所不同。鈦具有很強的吸收氣體的能力，在室溫下即可吸氫形成固溶體及氫化物，且隨著氫含量的增加，鈦的開裂應力急劇降低。這主要是由于氫化物轉變具有明顯的體積效應，會使晶體缺陷增加，從而導致材料塑性降低。

　　氫處理后鈦表層組織及性能的變化會影響其摩擦特性。有科研工作者研究了氫對鈦合金中納米壓痕周圍表面變形的影響，指出壓痕周圍的變形與氫濃度沒有明確的關系，而高的氫濃度會使摩擦過程中產(chǎn)生的折皺減少。Pokhmurskii等研究了電解氫化處理對純鈦表層亞微觀尺度的機械性能及摩擦行為的影響。實驗選用厚度為3 mm的BT1-0鈦板，尺寸為40 mm×15 mm。首先對試樣進行機械拋光，然后在950 ℃真空退火60 min以去除試樣內部的殘余應力及氣體，再在0.5 mol/L H2SO4+10 mg/L As2O3電解液中進行氫處理，時間為1 h，電流密度分別為1.0、1.5及2 A/dm2。氫處理后，采用ECHO-4M能譜分析儀分析試樣中的氫濃度，采用IIMT-3硬度計及動態(tài)壓痕法測量試樣表層的機械性能。劃痕試驗的載荷為1 N，滑移速度為-0.2 mm/s，壓頭沖程長度為2 mm；摩擦試驗的載荷為2 N，壓頭滑移速度為-1.6 mm/s，測試持續(xù)時間2 000 s。研究結果表明：當電流密度為1 A/dm2時，氫化處理后BT1-0鈦合金表層的氫濃度為0.001 78%，達到室溫及標準氣壓下的臨界濃度值；當電流密度為2 A/dm2時，氫濃度升高到0.002 68%，超過平衡濃度的1.5倍，這種情況下，隨著鈦氫相的形成，晶格將發(fā)生重組。X射線分析發(fā)現(xiàn)所形成的氫化物為TiH2，這種氫化物轉變常發(fā)生在晶界處且伴隨一定的體積效應，從而導致合金脆化。此外，氫處理后鈦表層的機械性能發(fā)生了很大的變化，與未經(jīng)氫處理的表層相比，氫處理后晶體內應力增加了19%，導致硬度增加了20%，彈性模量增加了15%，同時，材料的彈性變形功顯著降低。摩擦力在氫處理前后也有很大的不同，未經(jīng)氫處理的材料表面，壓頭滑過氧化膜時的摩擦力接近于零，當表面氧化膜和次表面層破裂后，摩擦力急劇升高，波動范圍為±30%，且沿著滑移跡線可以觀察到由于塑性變形而形成的多層折皺，但劃痕表面沒有發(fā)現(xiàn)裂紋；材料表面經(jīng)氫處理后，摩擦力降低了3倍，波動范圍也減小到±4%，劃痕表面的折皺比未經(jīng)氫處理的表面少得多，同時有大量的橫向裂紋，呈脆性開裂特征。未經(jīng)氫處理的鈦表面摩擦系數(shù)在0.45~0.65之間，氫處理后其摩擦系數(shù)僅為處理前的1/3~1/2，當氫化層被磨損后，摩擦系數(shù)就恢復到了原始狀態(tài)。氫處理影響材料摩擦行為的主要機理是在電解氫化過程中，氫原子進入鈦晶格中，易于在位錯源附近聚集，形成科氏氣團，阻礙位錯運動，從而使材料發(fā)生硬化，塑性降低。滑動過程中，在周期性內外應力的疊加作用下，材料表面形成微裂紋及脆性開裂。