钛合金因其优异的综合性能而广受关注。但是钛合金的硬度较低,耐磨性较差,将导致工件在使用过程中容易出现因滑动或者转动接触而发生表面的磨损,甚至会产生疲劳裂纹,进一步发展会使零件失效或报废。因此,需要对钛合金进行表面改性。固体渗硼法由于具有工艺设备简单、操作方便灵活、渗硼剂配方易于调整、工件渗后易于清理等优点,是目前应用最广的表面改性技术。本课题采用固体渗硼法对TB2钛合金进行渗硼处理,通过设计一个四因素-三水平的正交实验,分析了稀土氧化物种类与含量、渗硼温度和时间对渗硼层形貌、渗硼层厚度、表面硬度和摩擦系数的影响,确定了固体粉末+稀土氧化物渗硼的最佳工艺参数。正交实验结果表明,稀土种类对渗硼层厚度、表面硬度和摩擦系数的影响最小,而渗硼温度和时间的影响最大。固体粉末+稀土氧化物渗硼的最佳工艺参数为:稀土氧化物为La₂O₃,稀土氧化物添加量为4%,渗硼温度为1373K、渗硼时间为20小时。表面和截面形貌分析结果表明,添加La₂O₃可以提高渗硼层表面的平整度;渗硼层表面XRD、XPS结果表明,La₂O₃不与Ti和B发生反应,只起到催渗作用,促进渗硼层的生长。TEM结果表明,在Ti B和Ti的晶界处某些区域出现了微量元素的富集,且Ti B和Ti具有如下位相关系:（001）TiB//（100）Ti;[0-10]Ti B//[0-10]TiLa-B共渗可以大幅度的提高TB2钛合金的表面硬度和耐磨性,致密且质硬的渗硼层使材料表面的磨损减缓,减少粘着磨损,使材料的耐磨性能提高,服役时间增长。La-B共渗后的试样比TB2钛合金更耐腐蚀,且渗硼层的出现使材料在腐蚀过程更趋向于均匀腐蚀,局部腐蚀和点蚀减少,使TB2钛合金能在更严峻的工件条件下服役,延长其工作寿命。采用两种扩散模型d²=Dt和d=kt^0.5对TB2钛合金渗硼层的生长动力学进行模拟,并选用相关系数R、平均绝对值相对误差MARE和均方根误差RMSE三个参数对两种扩散模型的准确度进行定性分析。结果表明,扩散模型d²=Dt对渗硼层厚度的预测有较高的准确性。利用Arrhenius型方程,分析TiB₂层、TiB晶须中B的扩散系数的自然对数与渗硼温度的倒数的拟合直线的斜率,计算出TiB₂层B的扩散激活能为229.815kJ/mol,TiB晶须中B的扩散激活能为342.559 kJ/mol。