Metode karburisasi gas vakum mengacu pada penempatan benda kerja dalam atmosfer karburasi di bawah lingkungan vakum, mempertahankannya untuk jangka waktu tertentu. Pada suhu tinggi, gas karburasi terurai menghasilkan atom karbon aktif, yang berdifusi pada permukaan material membentuk lapisan yang dimodifikasi. Senyawa seperti TiC terbentuk pada permukaan paduan titanium TC21, dan tidak ada fase yang mengandung hidrogen-yang terdeteksi pada lapisan senyawa. Ditemukan juga bahwa kekerasan permukaan paduan titanium TC21 meningkat 2,7 kali lipat dibandingkan dengan substrat, dan mekanisme keausan berubah dari keausan perekat antara bola berbasis Ti-/Ti menjadi keausan abrasif dan keausan spalling antara bola berbasis Ti-/TiC, sehingga secara signifikan meningkatkan ketahanan aus paduan titanium. Setelah perlakuan karburisasi bertahap gas vakum pada paduan titanium Ti6Al4V, terbentuk lapisan keramik TiC mikropori di permukaan, dengan nilai kekerasan mikro mencapai 778 HV, kira-kira 2,3 kali lebih tinggi dari substrat. Fase keramik TiC memiliki struktur halus, termasuk dalam fase kekerasan tinggi, yang dapat meningkatkan kekuatan permukaan dan ketahanan geser paduan titanium, secara signifikan mengurangi laju keausan volumetrik material, dan meningkatkan kinerja tribologi paduan. Setelah karburisasi, performa korosi elektrokimianya sedikit menurun, namun material ini tetap menjadi material yang tahan korosi, sehingga tidak mempengaruhi penggunaannya. Struktur mikro lapisan keramik pada permukaan paduan titanium Ti6Al4V ditunjukkan pada Gambar 1.
Karburisasi plasma melibatkan penggunaan bombardir ion pada gas karburasi, menyebabkan atmosfer karburasi terurai dan menghasilkan atom karbon aktif. Dengan mengatur arus, konsentrasi karbon pada lapisan permukaan material dapat dikontrol, sehingga mencapai modifikasi permukaan tanpa memerlukan instrumen kontrol potensial karbon. Setelah karburisasi plasma paduan titanium Ti6Al4V, lapisan karburasi setebal 150 μm yang terdiri dari fase TiC dan V4C3 terbentuk di permukaan. Kekerasan mikronya meningkat empat kali lipat dibandingkan substrat, mencapai sekitar 1600 HV. Fase karbida keras tersebar pada permukaan paduan titanium, sehingga secara signifikan meningkatkan ketahanan aus dan memperpanjang umur lelahnya.
