鈦合金因擁有比強度高、耐蝕性好、耐熱、無磁等許多優(yōu)點，已在航天、航空、艦船、化工以及生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。但是鈦的導(dǎo)熱系數(shù)小，表面硬度低，容易發(fā)生粘著磨損。鈦和與之相接觸的材料會產(chǎn)生很強的相互作用，發(fā)生接觸腐蝕;在特殊介質(zhì)中，還會發(fā)生點蝕和縫隙腐蝕。因此，必須對鈦合金進行表面處理，才能使鈦合金承受更惡劣的服役環(huán)境和條件，使鈦固有的優(yōu)異性能得到充分發(fā)揮。鈦合金的表面處理主要有以下幾個方面。

表面滲碳。據(jù)日本報道，采用Ar氣體產(chǎn)生的等離子體清洗鈦表面，在1073～1323K溫度下，用CH4進行滲C，可以得到以TiC為主要成分的硬度層，厚度為幾個微米。另外，采用放電加工的方法可以提高鈦材表面的硬度。其工藝過程是:在絕緣油中，讓工具電極與鈦零件之間發(fā)生火花放電，油的熱分解生成C，滲入熔融狀的鈦表面，形成了滲C層。硬化層的成分為TiC，厚度為5微米左右，硬度可達到2.2×104MPa左右，是基體鈦材的11倍。

表面滲氮。氮化方法可在鈦材表面形成一層鈦的氮化物硬化層，主要有離子氮化、氣體氮化、高壓氣體氮化和等離子氮化等。據(jù)日本報道，在本底真空為5×10－3Pa、氮化壓強為0.13MPa條件下，純鈦在850℃下可生成厚度為20微米的氮化層，氮化層最外層是很薄的TiN，其余是N在Ti中的α相固溶體。另外，也有報道采用高壓氮化處理來提高鈦材表面的硬度。在0.5～10MPa的氣體壓強下，用N2，NH3或它們的混合氣體對鈦表面進行氮化處理，然后隨爐冷卻；當(dāng)壓力降至0.1MPa時，再抽真空至1Pa，進行300～400℃回火處理，這樣在純Ti表面可以得到厚度為20微米的金黃色TiN層，表面硬度可達10000MPa。但是，上述方法均需要高溫長時間的處理，會對鈦的力學(xué)性能造成不利影響，特別是疲勞性能；而且會使鈦材在高溫下發(fā)生吸氫現(xiàn)象，有發(fā)生“氫脆”的危險。因此，目前這方面研究的重點是如何實現(xiàn)低溫和無氫處理。

氧化處理。據(jù)波蘭報道，在Ar+O2氣氛中輝光放電，產(chǎn)生的等離子體在1023K溫度下可使Ti-6Al-4V表面生成氧化物及氧擴散層。由此得到的材料在NaCl溶液中的耐蝕性明顯改善。另據(jù)俄羅斯報道，用“超聲+熱氧化”的處理方式在鈦表面可制備出氧化物涂層。由于超聲波的高能量密度，使氧擴散的深度增大，且使晶粒變小。經(jīng)“超聲+熱氧化”處理的鈦材表面硬度為6500～7200MPa，硬化深度為10～15微米。“超聲+熱氧化”處理的試樣，其耐磨性優(yōu)于直接熱氧化處理的試樣。

表面合金化。據(jù)日本報道，采用氣相熱擴滲，可以在Ti表面實現(xiàn)Mg合金化。研究表明，經(jīng)氣態(tài)鎂中950℃處理430h的試樣，表面生成Ti-Mg合金，其耐蝕性大大提高，耐蝕性最好的可達純鈦的80倍。(一員)