A liga de titânio Gr.5, como um importante material estrutural de alto-desempenho, é amplamente utilizada na indústria de defesa, aeroespacial, dispositivos médicos e outros campos devido à sua alta resistência específica, excelente resistência à corrosão, baixa densidade e boa biocompatibilidade. Com seu excelente desempenho, tornou-se o material preferido para melhorar o desempenho e o peso leve de armas e equipamentos. Atualmente, no campo de armas militares-terrestres, seus casos de aplicação mais representativos incluem o tanque de batalha principal M1A1, o veículo de combate M2 Bradley e o obus leve de 155 mm M777. Com o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, as exigências de alto desempenho e leveza de armas e equipamentos estão aumentando. Contudo, a baixa dureza e a fraca resistência ao desgaste das ligas de titânio geralmente limitam a sua aplicação em atividades militares.
Depois que a superfície da liga de titânio Gr.5 é tratada por nitretação iônica, as fases TiN e Ti2N são formadas, e a estrutura cristalina dessas fases é relativamente completa e ordenada. A microestrutura da camada nitretada é mostrada na Figura 1. A dureza média da amostra de liga de titânio Gr.5 sem tratamento de nitretação é 345HV, e após o tratamento de nitretação, a dureza média atinge 430HV, que é 25% maior que a do material base. A dureza superficial da liga de titânio Gr.5 é significativamente melhorada, principalmente devido ao efeito promotor da temperatura no comportamento de difusão dos átomos de nitrogênio e na formação de camadas de nitreto. Durante o processo de nitretação iônica, os átomos de nitrogênio formam uma camada de nitreto com alta dureza na superfície do material, aumentando efetivamente a dureza superficial da liga de titânio. Após o tratamento de nitretação-a baixa temperatura, uma camada de nitreto composta de TiN e Ti2N é formada na superfície da liga de titânio Gr.5. Os nitretos de titânio têm dureza extremamente alta e a camada de nitreto é relativamente densa. A formação e acúmulo da camada de nitreto na superfície da liga de titânio levam ao aumento da dureza superficial.
