TC4合金广泛应用于航空航天、船舶海洋、能源化工、车辆工程等领域，己经成为新工艺、新技术、新装备不可缺少的金属材料之一。采用固体渗碳、硼技术，可使TC4合金表面形成硬度较高的渗层，进而提高合金的耐磨性。本文采用气体保护的方式对TC4合金进行固体渗碳、硼和碳化硼等表面处理工艺，研究了不同处理工艺下TC4合金渗层的微观组织、硬质相的组成及分布、渗层的硬度变化规律；基于EET理论分析了渗层的强硬化微观机制和硬质相的形成机制。研究表明，渗碳处理时，900℃10h表面硬度最高，渗层中形成TiC相；渗硼处理时，1000℃20h表面硬度最高，渗层中形成TiB₂和TiB相，TiB的量多于TiB₂；渗碳化硼处理时，1000℃20h表面硬度最高，渗层中形成TiC、TiB及TiB₂相，形成的TiB最多，TiB₂的量次之，形成的TiC最少。研究发现，TC4合金经固体渗碳、硼和碳化硼处理后试样横截面渗层硬度随着离表面距离的增加明显下降，且随距表面距离的增加硬度梯度不断减小。研究表明，TC4合金进行固体渗渗碳、硼与碳化硼表面硬度与耐磨性提高的微观本质在于TiC和TiB、TiB₂的最强共价键键合力远大于合金基体相的最强共价键的键合力。价电子结构计算表明，TiB相比较易形成，TiC相比TiB相难形成，而TiB₂相最难形成。这与吉布斯自由能计算判断的结果和实验结果是一致的；TiC相的与TiB相的稳定性相近，TiB₂相的稳定性远大于TiC与TiB。