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系统考察了几种典型的铁系金属材料脉冲直流等离子渗氮规律，研究了非平衡热处理和表面纳米化技术对渗氮的影响，采用复合处理制备了梯度润滑涂层，并研究了其摩擦学特性。结果表明：
1.渗氮层的结构控制是其性能优化的关键，系统的工艺研究表明，除了处理温度、时间、气氛等因素外，晶体结构、合金元素对渗氮也具有重要的影响。通过控制工艺参数，可以实现结构与性能的设计和优化。 2.非平衡热处理(淬火)可在低合金结构钢中引入高密度的位错等缺陷，有利于等离子渗氮。淬火38CrMoA1钢在400℃低温下渗氮即可形成化合物层，表面硬度和抗磨性大幅提高。
3.将最新的表面纳米化技术与传统的等离子渗氮相结合，通过对1Cr18Ni9Ti不锈钢表面纳米化预处理，显著提高了其表面反应活性，大量的晶界提供了氮的快速通道，促进了等离子渗氮，有效地降低了渗氮温度，解决了不锈钢渗氮层浅、脆性大的瓶颈问题。获得了更厚的“S”相和扩散层，承载能力和抗磨性显著提高，显示了纳米化在工程用合金材料低温等离子渗氮领域具有重要的应用前景。
4.复合处理可获得优质的减摩、抗磨梯度表面改性层，高硬度的渗氮层既增强了表面的抗剪切和抗塑变能力，也为DLC膜提供了良好的界面结合和承载能力，进一步提高了其摩擦学性能。