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近年来,钛及其合金由于其较低的密度、高比强度以及良好的生物相容性等优点已被大量应用于航空航天、汽车工业以及医疗设备的制造。但是,钛合金在使用过程中出现的种种问题,诸如作为生物材料在长期使用过程中,合金元素离子可能会渗入血液或是在材料的表面形成血栓,都会对使用者造成巨大伤害;钛合金自身摩擦系数大、耐磨性差以及在恶劣条件下耐蚀性能差等固有的缺点都阻碍了它们的应用范围的进一步扩大。众所周知,材料的磨损和腐蚀性能是材料表面控制的降解过程,因此表面改性技术是提高钛合金表面相关性能的最有效手段之一。钽系材料具有生物无毒性,耐磨耐蚀性能优越等特点,钽及其氧化物（Ta-O）、氮化物（Ta-N）以及其他化合物薄膜/涂层材料已经在生物医学、机械等行业得到了广泛的关注。本课题提出采用双阴极等离子溅射沉积技术在光滑的Ti-6A1-4V合金表面制备出了Ta2O5和TaON两种涂层。所制备涂层横截面SEM表明涂层微观组织连续、致密,无孔洞、裂纹等明显缺陷,涂层厚度均为25μm且与基体良好结合;TEM分析表明所制备纳米晶涂层微观结构由15nm左右大小的等轴晶粒组成的;纳米压入测试表明两种涂层都极大提高Ti-6Al-4V的硬度及弹性模量;划痕测试分析表明所制备纳米晶涂层与基体具有良好的结合力。干摩擦条件下,两种涂层在载荷从2.3N至5.3N下比磨损率约在10-6 mm3 N-1 m-1范围内,较Ti-6A1-4V合金降低约2个数量级。采用电化学测试方法分别研究了两种涂层在模拟人体体液（0.9 wt.%NaCl和Ringer’s溶液）和3.5 wt.%NaCl中不同浸泡时间条件下的耐腐蚀性能。电化学实验分析结果表明:无论是在模拟人体体液中还是在3.5 wt.%NaCl溶液中,所制备的两种涂层的耐腐蚀性能较Ti-6Al-4V有显著的提高,且随着浸泡时间的延长他们的耐腐蚀性能基本保持不变。通过Mott-Schottky理论计算和PZC分析表明,两种涂层材料相比较Ti-6Al-4V而言,具有更低的载流子密度和更强的抑制吸附Cl-的能力。最后,两种纳米晶涂层在Hank’s溶液中浸泡15天后实验结果表明,涂层表面有絮状磷灰石层形成,这有利于涂层材料在生物活体中能够快速的骨整合。