本文用等离子体基离子注氮技术(N-PBII)对AZ31镁合金进行了表面改性处理,并在部分注氮样品上沉积DLC膜。系统地研究了工艺参数对表面改性层成分、结构、纳米硬度、摩擦磨损以及腐蚀性能的影响。利用X射线光电子能谱(XPS)研究了注氮层中元素的深度分布和化学结构;利用Raman光谱分析了DLC膜的结构;采用小掠射角X射线衍射技术(GXRD)和透射电子显微镜(TEM)综合分析了注氮层的微观结构;以原子力显微镜(AFM)分析和观察了表面改性层的表面形貌和粗糙度。采用球盘式摩擦磨损试验机测试了注入后样品的摩擦学性能;利用力学性能显微探针测量了改性层的纳米硬度、弹性模量随压入深度的变化,并测量了磨痕轮廓;使用恒电位仪研究了注入后样品在3%的NaCl溶液中的电化学腐蚀行为;在扫描电子显微镜(SEM)下观察了磨痕形貌和腐蚀形貌。研究结果表明,处理后样品的表面粗糙度高于基体样品,并随着注入剂量的增加而增加。注氮后样品外层主要是由MgO和Mg(OH)2组成,在外层和基体金属之间的过渡层由MgO、Mg3N2、Mg和少量的固溶氮组成,随着深度的增加MgO含量减少而Mg含量增加。Mg3N2和MgO相是以纳米级的颗粒弥散分布在非晶组织中。注入后样品的硬度均有所增加。注氮样品经沉积DLC膜后硬度明显提高,其硬度最高值约为基体的4倍。注氮样品在大气环境、对淬火回火GCr15钢球的摩擦系数明显低于基体,约为0.3～0.4左右,在相同条件下沉积DLC膜后的摩擦系数在0.1～0.2左右,在摩擦磨损转数为10000转时没有观测到明显的磨损量。注氮样品和沉积DLC膜样品的耐腐蚀性均高出基体,其腐蚀电位最高约提高160mV。