针对钛合金耐磨性差、高温下抗氧化性能差,本文采用离子渗氮、离子渗碳对钛合金进行表面改性,并对其组织结构、表面强度、摩擦学性能,高温抗氧化性能进行了系统的研究分析。钛合金通过离子渗氮,在表面均能获得含Ti2N、TiN硬质相的改性层。明显强化了Ti6Al4V基体的表面,硬度由表及里呈梯度下降趋势。渗氮层厚度随着温度的提高,时间的延长,厚度也随之增加。在MM-200摩擦试验机上进行摩擦磨损实验,摩擦配副为GCr15钢环。离子渗氮后的改性层的磨损机制以粘着磨损和磨粒磨损为主,处理后的钛合金都能获得良好的减摩效果,耐磨性能得到了很大的提高。钛合金通过离子渗碳,在表面均能获得含TiC硬质相的改性层。表面硬度得到了很大的提高,处理后的表面硬度可达2054HV,比基体硬度提高了近5倍,硬度由表及里呈梯度下降趋势。渗层厚度随着温度的提高,时间的延长,厚度也随之增加。采用间歇式供渗剂法,避免表面产生炭黑层。通过抗氧化性能增重实验和宏观表面形貌分析,改性层表现出很好的高温稳定性能,显著的改善了钛合金的高温抗氧化性。