钛合金在航天航空、军工等领域具有重大的使用背景。但钛合金较低的耐高温性能和耐磨性严重限制了其发展。本文以固体粉末法在钛合金表面成功制备B-Al共渗层,并对其组织结构及性能进行了探究分析,突破钛合金材料单一渗B层抗高温氧化、抗热腐蚀性能不足的缺陷。所开展的研究工作及取得成果如下:采用正交法和单因素法对工艺参数和渗剂配方进行优化,以渗层厚度和表面硬度作为评价指标得到硼铝共渗的较优组合为（各成分含量为重量百分比）:共渗温度950℃、共渗时间20h,渗剂组成为20%Al、20%B₄C,5%NH₄Cl、55%SiC。以硼铝共渗为基础,最后确定渗硼的渗剂配方和工艺参数为:渗硼温度950℃、渗硼时间20h,渗剂组成为20%B₄C、5%NH₄Cl、75%SiC。研究了优化后的渗B层和B-Al共渗层的组织形貌及力学性能,研究表明:两种渗层表面都致密无孔洞,渗B层主要由TiB₂、TiB、Ti组成,渗层厚度大约为51.3μm,渗层下有扩散形成的硼针,与基体结合较差,结合力为58N。B-Al共渗层表面主要由Al₃Ti、Ti₃B₄组成,渗层厚度为69.8μm,Al的扩散导致硼针消失,与基体为冶金结合,结合力为67N。两种渗层表面硬度分别为1996HV、1221HV,共渗层中的Al₃Ti相降低了渗层硬度,但同时共渗层比单渗硼层有更平缓的硬度梯度和更低的脆性,摩擦磨损中摩擦系数也更加稳定,综合对比下力学性能共渗层表现优于单渗硼层。研究了不同温度下（700℃、900℃）渗B层、B-Al共渗层的高温氧化行为,研究表明:渗B样品和B-Al共渗样品由于生成高温下会挥发的氧化物B₂O₃导致在氧化实验中都出现了失重现象。700℃渗硼层前期生成的B₂O₃对基体有一定的保护作用,但是随着氧化温度升高,B₂O₃挥发速度加快,渗硼层对基体的保护作用基本已经丧失,900℃氧化60h后氧化层大量剥落氧化增重严重。B-Al共渗层抗氧化能力较强,共渗层和基体在氧化过程中结合较好,并无分层或脱落现象。氧化过程中共渗层提供丰富的Al元素消耗扩散的O元素,并在氧化过程中生成完整致密的Al₂O₃膜隔绝基体和O原子的接触,氧化膜还可以降低渗层中硼钛化合物的氧化、流失。共渗层氧化中由于B元素的挥发和渗层中Al元素向表面扩散的原因,在氧化层和渗层间形成孔洞。研究了不同温度下（700℃、900℃）渗B层、B-Al共渗层在混合盐80%NaSO₄+20%NaCl下的热腐蚀行为,研究表明:B-Al共渗层有良好的抗热腐蚀性,在热腐蚀过程中形成的Al₂O₃膜有效地减缓了O和S元素的扩散。渗硼层氧化生成的B₂O₃挥发后留下大量缝隙、孔洞,S穿过这些缺陷在渗硼样品基体附近生成硫化物层,而且热腐蚀过程中渗入的S和基体Ti生成TiS,TiS和Ti形成共晶体将氧化速率加快。综合以上,本文创造性地研制出钛合金表面B-Al共渗的渗剂配方和共渗工艺等关键技术,大幅提升了钛合金的硬度、耐磨性,加强了抗高温氧化和热腐蚀的能力。为钛合金表面改性技术的发展提供理论基础。