Phương pháp cacbon hóa bằng khí chân không đề cập đến việc đặt phôi trong môi trường cacbon hóa trong môi trường chân không, duy trì nó trong một khoảng thời gian. Ở nhiệt độ cao, khí cacbon hóa phân hủy tạo ra các nguyên tử cacbon hoạt tính, chúng khuếch tán trên bề mặt vật liệu tạo thành một lớp biến tính. Các hợp chất như TiC được hình thành trên bề mặt hợp kim titan TC21 và không phát hiện thấy pha nào chứa hydro trong lớp hợp chất. Người ta cũng nhận thấy rằng độ cứng bề mặt của hợp kim titan TC21 tăng 2,7 lần so với chất nền và cơ chế mài mòn đã thay đổi từ mài mòn do dính giữa các quả bóng dựa trên Ti-/Ti sang mài mòn và mài mòn do va đập giữa các quả bóng dựa trên Ti-/TiC, cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn của hợp kim titan. Sau khi xử lý cacbon hóa từng bước bằng khí chân không trên hợp kim titan Ti6Al4V, trên bề mặt hình thành một lớp gốm TiC vi xốp, có giá trị độ cứng vi mô đạt 778 HV, cao hơn khoảng 2,3 lần so với lớp nền. Pha gốm TiC có cấu trúc mịn, thuộc pha có độ cứng cao, có thể tăng cường độ bền bề mặt và khả năng chống cắt của hợp kim titan, giảm đáng kể tốc độ mài mòn thể tích của vật liệu và cải thiện hiệu suất ma sát của hợp kim. Sau khi cacbon hóa, hiệu suất ăn mòn điện hóa của nó giảm đi đôi chút, nhưng nó vẫn là vật liệu chống ăn mòn{16}}và không ảnh hưởng đến việc sử dụng. Cấu trúc vi mô của lớp gốm trên bề mặt hợp kim titan Ti6Al4V được thể hiện trên Hình 1.
Quá trình cacbon hóa plasma liên quan đến việc sử dụng bắn phá ion vào khí cacbon hóa, làm cho bầu không khí cacbon hóa bị phân hủy và tạo ra các nguyên tử cacbon hoạt tính. Bằng cách điều chỉnh dòng điện, nồng độ cacbon trong lớp bề mặt của vật liệu có thể được kiểm soát, đạt được sự biến đổi bề mặt mà không cần dụng cụ kiểm soát thế cacbon. Sau khi cacbon hóa plasma hợp kim titan Ti6Al4V, một lớp cacbon hóa dày khoảng 150 μm bao gồm các pha TiC và V4C3 hình thành trên bề mặt. Độ cứng vi mô của nó tăng gấp bốn lần so với chất nền, đạt khoảng 1600 HV. Các pha cacbua cứng được phân tán trên bề mặt hợp kim titan, cải thiện đáng kể khả năng chống mài mòn và kéo dài tuổi thọ mỏi của nó.
