本文研究了在大气环境下，钛合金扩束激光气体氮化和激光整平技术。旨在TA2钛合金表面得到以TiN为主要组成相的表面改性层，从而提高钛合金表面硬度，改善其耐磨损性能。分析研究扩束激光氮化参数对激光氮化后TA2钛合金表面形态、显微组织和硬度等的影响。进而采用了激光整平的方法来降低扩束激光氮化后钛合金表面的粗糙度；并进一步分析激光整平后钛合金表面硬度的变化。分别对TA2钛合金、经扩束激光氮化和激光整平的TA2钛合金进行磨损试验；进而探讨相关激光处理后钛合金耐磨损性能的差异及其产生的原因。 研究表明，在大气环境下TA2钛合金表面经扩束激光气体氮化处理后，可有效生成一定数量与厚度的TiN层，提高钛合金表面硬度。扩束激光氮化后钛合金表面的不平整是由于熔池内的对流造成。激光氮化参数影响熔池内液态金属的流动行为，导致氮化后钛合金的表面形态和硬度的变化。激光整平可减缓熔池内的温度梯度和浓度梯度，从而减弱熔池内的流动带来的影响，降低激光氮化表面的粗糙度；同时进一步提高钛合金的表面硬度。激光整平后，相较于TA2钛合金和扩束激光氮化后的TA2钛合金，其表面磨损率最低。激光整平后钛合金的耐磨损性能最好。