针对传统高温渗氮易造成合金钢/钛合金件形变量大、强韧性和抗疲劳性能下降、服役稳定性难以保障等难题，以降低氮原子在合金中的扩散能垒为突破口，开展离子注入与渗氮复合技术的研究：以离子注入稀土元素等外来组元为手段，预置空位、置换原子等晶格缺陷，提供氮的快速扩散通道，实现氮的加速扩渗；以第一性原理辅助试验表征为研究方法，揭示晶格缺陷对氮扩散行为的影响，解析注入离子与氮原子的作用机理，形成离子注入表面晶格缺陷诱导氮原子加速扩散和表面强化理论；以离子注渗强化理论为基础，以钛合金长效服役为目标，研究离子注渗复合层工艺-结构-性能的关联关系，揭示注渗复合硬化层在摩擦和腐蚀条件下的构效关系和物性演化机理，优化硬化层的力学、耐磨损、耐腐蚀等服役性能，为重大装备关键部件的长寿命稳定服役提供理论基础和技术支撑。