Титановий сплав Gr.5, як важливий високо-конструкційний матеріал, широко використовується в оборонній промисловості, аерокосмічній промисловості, медичних приладах та інших галузях завдяки своїй високій питомій міцності, відмінній корозійній стійкості, низькій щільності та хорошій біосумісності. Завдяки своїм видатним характеристикам він став кращим матеріалом для покращення продуктивності та полегшення зброї та обладнання. Наразі у сфері військової зброї-наземного базування найбільш репрезентативні випадки застосування включають основний бойовий танк M1A1, бойову машину M2 Bradley та легку 155-мм гаубицю M777. З розвитком науки і техніки зростають вимоги до високих характеристик і легкої ваги озброєння і техніки. Однак низька твердість і низька зносостійкість титанових сплавів в цілому обмежують їх застосування у військовій діяльності.
Після обробки поверхні титанового сплаву Gr.5 іонним азотуванням утворюються фази TiN і Ti2N, кристалічна структура яких є відносно повною та впорядкованою. Мікроструктура азотованого шару показана на рисунку 1. Середня твердість зразка титанового сплаву Gr.5 без обробки азотуванням становить 345HV, а після обробки азотуванням середня твердість досягає 430HV, що на 25% вище, ніж у основного матеріалу. Поверхнева твердість титанового сплаву Gr.5 значно покращена, головним чином завдяки сприяючому впливу температури на дифузійну поведінку атомів азоту та утворення нітридних шарів. Під час процесу іонного азотування атоми азоту утворюють шар нітриду з високою твердістю на поверхні матеріалу, що ефективно підвищує поверхневу твердість титанового сплаву. Після -низькотемпературного азотування на поверхні титанового сплаву Gr.5 утворюється шар нітриду, що складається з TiN і Ti2N. Нітриди титану мають надзвичайно високу твердість, а нітридний шар відносно щільний. Утворення та накопичення нітридного шару на поверхні титанового сплаву призводить до підвищення поверхневої твердості.
