Hợp kim titan Gr.5, là vật liệu kết cấu hiệu suất cao-quan trọng, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp quốc phòng, hàng không vũ trụ, thiết bị y tế và các lĩnh vực khác nhờ cường độ riêng cao, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, mật độ thấp và khả năng tương thích sinh học tốt. Với hiệu suất vượt trội, nó đã trở thành vật liệu được ưa chuộng để cải thiện hiệu suất và trọng lượng nhẹ của vũ khí và thiết bị. Hiện tại, trong lĩnh vực vũ khí quân sự trên bộ{4}}, các trường hợp ứng dụng tiêu biểu nhất của nó bao gồm xe tăng chiến đấu chủ lực M1A1, xe chiến đấu M2 Bradley và pháo hạng nhẹ 155 mm M777. Với sự phát triển của khoa học công nghệ, yêu cầu về tính năng cao và trọng lượng nhẹ của các loại vũ khí, trang bị ngày càng cao. Tuy nhiên, độ cứng thấp và khả năng chống mài mòn kém của hợp kim titan thường hạn chế ứng dụng của chúng trong các hoạt động quân sự.
Sau khi bề mặt hợp kim titan Gr.5 được xử lý bằng phương pháp thấm nitơ, các pha TiN và Ti2N được hình thành, cấu trúc tinh thể của các pha này tương đối hoàn chỉnh và có trật tự. Cấu trúc vi mô của lớp thấm nitơ được thể hiện trong Hình 1. Độ cứng trung bình của mẫu hợp kim titan Gr.5 không xử lý thấm nitơ là 345HV, và sau khi xử lý thấm nitơ, độ cứng trung bình đạt 430HV, cao hơn 25% so với vật liệu cơ bản. Độ cứng bề mặt của hợp kim titan Gr.5 được cải thiện đáng kể, chủ yếu là do tác động thúc đẩy của nhiệt độ đến hành vi khuếch tán của các nguyên tử nitơ và sự hình thành các lớp nitrit. Trong quá trình thấm nitơ ion, các nguyên tử nitơ tạo thành lớp nitrit có độ cứng cao trên bề mặt vật liệu, làm tăng hiệu quả độ cứng bề mặt của hợp kim titan. Sau khi xử lý thấm nitơ ở nhiệt độ thấp, một lớp nitrit bao gồm TiN và Ti2N được hình thành trên bề mặt hợp kim titan Gr.5. Nitrua của titan có độ cứng cực cao và lớp nitrit tương đối dày đặc. Sự hình thành và tích tụ lớp nitrit trên bề mặt hợp kim titan dẫn đến độ cứng bề mặt tăng lên.
