金属的摩擦行为很大程度上依赖于接触面的状态和性能。金属接触面在相互滑动过程中，会沿着不同方向产生交替变化的拉应力和压应力，从而导致材料表面发生破坏。材料抵抗破坏的能力及破坏特性取决于表面微观机械性能及其不规则弹塑性变形。而这些性能常因材料的尺寸效应等，特别是吸氢特性而使其微尺度的机械性能有所不同。钛具有很强的吸收气体的能力，在室温下即可吸氢形成固溶体及氢化物，且随着氢含量的增加，钛的开裂应力急剧降低。这主要是由于氢化物转变具有明显的体积效应，会使晶体缺陷增加，从而导致材料塑性降低。
氢处理后钛表层组织及性能的变化会影响其摩擦特性。有科研工作者研究了氢对钛合金中纳米压痕周围表面变形的影响，指出压痕周围的变形与氢浓度没有明确的关系，而高的氢浓度会使摩擦过程中产生的折皱减少。Pokhmurskii等研究了电解氢化处理对纯钛表层亚微观尺度的机械性能及摩擦行为的影响。实验选用厚度为3 mm的BT1-0钛板，尺寸为40 mm×15 mm。首先对试样进行机械抛光，然后在950 ℃真空退火60 min以去除试样内部的残余应力及气体，再在0.5 mol/L H2SO4+10 mg/L As2O3电解液中进行氢处理，时间为1 h，电流密度分别为1.0、1.5及2 A/dm2。氢处理后，采用ECHO-4M能谱分析仪分析试样中的氢浓度，采用IIMT-3硬度计及动态压痕法测量试样表层的机械性能。划痕试验的载荷为1 N，滑移速度为-0.2 mm/s，压头冲程长度为2 mm；摩擦试验的载荷为2 N，压头滑移速度为-1.6 mm/s，测试持续时间2 000 s。研究结果表明：当电流密度为1 A/dm2时，氢化处理后BT1-0钛合金表层的氢浓度为0.001 78%，达到室温及标准气压下的临界浓度值；当电流密度为2 A/dm2时，氢浓度升高到0.002 68%，超过平衡浓度的1.5倍，这种情况下，随着钛氢相的形成，晶格将发生重组。X射线分析发现所形成的氢化物为TiH2，这种氢化物转变常发生在晶界处且伴随一定的体积效应，从而导致合金脆化。此外，氢处理后钛表层的机械性能发生了很大的变化，与未经氢处理的表层相比，氢处理后晶体内应力增加了19%，导致硬度增加了20%，弹性模量增加了15%，同时，材料的弹性变形功显著降低。摩擦力在氢处理前后也有很大的不同，未经氢处理的材料表面，压头滑过氧化膜时的摩擦力接近于零，当表面氧化膜和次表面层破裂后，摩擦力急剧升高，波动范围为±30%，且沿着滑移迹线可以观察到由于塑性变形而形成的多层折皱，但划痕表面没有发现裂纹；材料表面经氢处理后，摩擦力降低了3倍，波动范围也减小到±4%，划痕表面的折皱比未经氢处理的表面少得多，同时有大量的横向裂纹，呈脆性开裂特征。未经氢处理的钛表面摩擦系数在0.45~0.65之间，氢处理后其摩擦系数仅为处理前的1/3~1/2，当氢化层被磨损后，摩擦系数就恢复到了原始状态。氢处理影响材料摩擦行为的主要机理是在电解氢化过程中，氢原子进入钛晶格中，易于在位错源附近聚集，形成科氏气团，阻碍位错运动，从而使材料发生硬化，塑性降低。滑动过程中，在周期性内外应力的叠加作用下，材料表面形成微裂纹及脆性开裂。
