钛及钛合金密度小,比强度高,耐蚀性优良,生物相容性好,被广泛的应用在航空航天、医学、体育等领域。但其硬度低、耐磨性和高温抗氧化性差的特点限制了进一步推广和应用。表面改性技术是一种改善钛及钛合金表面性能的重要手段之一。其中,固体粉末渗法由于具有操作方便,工艺简单等特点而被广泛使用。本文以TA2工业纯钛作为基体,采用单渗硼、单渗铝以及硼-铝复合渗的工艺对其进行表面改性,研究表面处理温度对渗层组织与性能的影响,探索改善TA2纯钛以及钛合金的表面处理工艺。其中单渗硼温度为950、1000、1050℃,渗硼时间4h;单渗铝温度范围为850～1100℃,温度间隔50℃,渗铝时间4h;硼-铝复合渗的工艺为先进行1050℃渗硼4h后,再进行950、1000、1050℃渗铝4h。利用XRD、SEM、EPMA等分析测试手段研究了渗层形貌以及生长规律,通过单渗硼、单渗铝以及硼-铝复合渗组织与性能对比,确定硼-铝复合渗处理的最佳工艺参数。研究结果表明,单渗硼的渗硼层由致密且平整的TiB2外层和TiB晶须内层组成,渗硼层厚度随温度的升高而增加,最佳渗硼温温度为1050℃;单渗铝的渗层由Al3Ti组成,厚度随温度升高呈抛物线形式先增大后减小,最佳渗铝温度为1000℃;硼-铝复合渗层组织由表面至基体依次为TiB2最外层、TiB晶须+Al3Ti渗铝次外层、过渡区和基体,最佳复合渗温度条件为1050℃渗硼后进行1050℃渗铝。对基体、单渗硼、单渗铝和硼-铝复合渗试样进行了耐腐蚀、硬度和摩擦磨损测试。腐蚀实验结果表明,单渗硼试样具有最好的耐蚀性,复合渗略优于基体,单渗铝的耐蚀性较TA2基体差。单渗硼后渗层由较硬的TiB2渗层和TiB晶须组成,硬度较基体有很大提升;单渗铝试样的硬度与基体接近;硼-铝复合渗层的硬度较基体提升了3倍左右。尽管复合渗层的硬度低于单渗硼层,但由于其具有平缓的硬度梯度,脆性较低,因此综合力学性能更加优异。TA2基体表面的摩擦磨损类型以粘着磨损为主,耐磨性能较差;单渗硼后试样表面耐磨性显著提升;单渗铝试样表面不平整,粗糙度较大,加剧了粘着磨损,耐磨性降低;硼-铝复合渗试样表面的磨损类型以磨粒磨损为主,耐磨性提高。随着温度的升高,试样表面的摩擦系数和磨损加剧,高温状态下耐磨性会降低。对TA2基体、单渗硼、单渗铝和硼-铝复合渗后的试样进行了600℃、700℃和800℃下的高温抗氧化性测试,然后结合形貌、物相、氧化增重曲线分析了其抗氧化性。结果表明,随着温度的升高,TA2基体试样最外侧氧化层的厚度明显增加,抗氧化性能最差;单渗硼试样的抗氧化性略优于基体,但在高温条件下无法对基体起到保护作用,抗氧化性也较差;渗铝试样在三个不同温度下氧化后,渗铝层仍由Al3Ti构成,形貌无明显变化,属于抗氧化级别;复合渗试样高温氧化后的组织由表面至基体依次为:Al2O3层、TiB2渗硼层、TiB晶须+Al3Ti渗铝层、过渡区和基体组成。在实验温度下属于抗氧化级别,抗氧化性能力略低于渗铝试样,但优于基体,具有良好的抗氧化能力。