鈦及鈦合金雖已得到廣泛的應用，然而，耐磨性差、摩擦系數高以及易于疲勞和斷裂的特性限制了其在某些工程上的應用。鈦及鈦合金表面硬化的最有效的方法之一是滲氮處理。在氨氣中，鈦的氮化迅速，但由于表面滲氫，會導致部件出現微裂紋。因此，波蘭學者B.Januszewicz等人研究了在低壓氨氣中的滲氮處理對鈦及鈦合金表面硬度和耐磨性的影響。實驗原料為φ25 mm×6 mm的Gr.2純鈦和Ti-6Al-4V合金圓盤。經打磨、拋光后，放入電阻爐的石英管中。爐子抽真空至1 Pa，并用氨氣沖洗幾次(去除空氣和潮氣，減小氧化的可能性)，沖入99.98%的無水氨氣。氮化溫度分別為650、750、850℃，時間均為360 min。滲氮后，采用銷-盤磨損法測試試樣的耐磨性;采用X射線衍射儀、顯微硬度計、光學顯微鏡和SEM對試樣的相組成、顯微硬度、金相組織和微區(qū)成分進行了分析，并使用LECO TSH600分析儀進行氫含量分析。實驗表明，純鈦及Ti-6Al-4V合金在低壓氨氣中氮化過程劇烈，硬度和耐磨性提高。鈦基體在氨氣中的氮化處理導致表層結構發(fā)生變化，出現了α相的穩(wěn)定化以及飽和硬化層，其厚度從40 μm到150 μm，這依賴于工藝溫度及基體類型。氫化處理溫度越高，試樣硬度值越大。在相同工藝制度下，與純鈦相比，Ti-6Al-4V合金硬化層厚度及硬度值更大。X射線衍射表明，氮化處理后的試樣表面覆蓋一層TiN和Ti2N化合物。除純鈦在650℃低溫處理外，其它工藝制度下純鈦及Ti-6Al-4V合金在氮化后耐磨性增加。對于Ti-6Al-4V合金，最佳處理效果是850℃時，摩擦系數從0.7降至0.3，耐磨性顯著增加。氮化處理中，氣氛中的氫強烈滲到基體中，且隨溫度增加，滲入基體中的量減少。氫在摩擦接觸的作用及對結構的影響不具有明確的負面性。SEM分析表明，氮化后Ti-6Al-4V合金基體進行了合金元素的再分配，α穩(wěn)定元素Al在近表層集聚，β穩(wěn)定元素V從表層逐漸減少并在β相晶界集聚。