De Gr.5-titaniumlegering wordt als belangrijk structureel materiaal met hoge-prestaties veel gebruikt in de defensie-industrie, de lucht- en ruimtevaart, medische apparatuur en andere gebieden vanwege de hoge specifieke sterkte, uitstekende corrosieweerstand, lage dichtheid en goede biocompatibiliteit. Met zijn uitstekende prestaties is het het voorkeursmateriaal geworden voor het verbeteren van de prestaties en het lichtgewicht van wapens en uitrusting. Momenteel omvatten de meest representatieve toepassingsgevallen op het gebied van militaire land-wapens de M1A1 gevechtstank, het M2 Bradley gevechtsvoertuig en de lichtgewicht 155 mm houwitser M777. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie nemen de eisen aan hoge prestaties en lichtgewicht wapens en uitrusting toe. De lage hardheid en slechte slijtvastheid van titaniumlegeringen beperken echter over het algemeen de toepassing ervan bij militaire activiteiten.
Nadat het oppervlak van de Gr.5-titaanlegering is behandeld door ionennitreren, worden TiN- en Ti2N-fasen gevormd en is de kristalstructuur van deze fasen relatief compleet en geordend. De microstructuur van de genitreerde laag wordt getoond in Figuur 1. De gemiddelde hardheid van het monster Gr.5 titaniumlegering zonder nitreerbehandeling is 345HV, en na nitreerbehandeling bereikt de gemiddelde hardheid 430HV, wat 25% hoger is dan die van het basismateriaal. De oppervlaktehardheid van de Gr.5 titaniumlegering is aanzienlijk verbeterd, voornamelijk als gevolg van het bevorderende effect van temperatuur op het diffusiegedrag van stikstofatomen en de vorming van nitridelagen. Tijdens het ionennitreren vormen stikstofatomen een nitridelaag met een hoge hardheid op het materiaaloppervlak, waardoor de oppervlaktehardheid van de titaniumlegering effectief wordt verhoogd. Na een nitridebehandeling bij lage-temperatuur wordt een nitridelaag bestaande uit TiN en Ti2N gevormd op het oppervlak van de Gr.5 titaniumlegering. De nitriden van titanium hebben een extreem hoge hardheid en de nitridelaag is relatief dicht. De vorming en ophoping van de nitridelaag op het oppervlak van de titaniumlegering leidt tot een toename van de oppervlaktehardheid.
