本文针对铍青铜合金(QBe2.0)耐磨性差的问题,采用磁控溅射镀钛后高温热扩渗处理的方法制备了表面改性层,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜对镀Ti膜和改性层的表面及截面形貌进行了观察,采用能谱仪分析了元素分布,用X射线衍射法对相结构进行了分析,采取显微硬度测试和摩擦磨损试验对改性层的性能进行了表征与分析,并建立扩散模型,完成了钛浓度分布依不同实验参数变化的解析及数值模拟。使用磁控溅射方法可以制备出表面平整、致密,膜层厚度均匀,质量较高的Ti膜。镀Ti膜的成分为α-Ti,且在(002)晶面出现了择优生长。经热扩渗处理后的试样表面获得了主要相组成为Cu Ti2、Cu4Ti3、Cu3Ti2、Cu3Ti、Be3Ti2Cu的改性层。改性层表面质量良好,随着时间的增加和温度的升高,改性层中各组分含量呈现规律性变化。改性层的厚度随温度升高呈上升趋势,但是不与热扩渗时间正相关。Cu-Ti化合物组成的改性层明显提高了试样表面硬度,镀Ti膜厚度5.84μm的铍青铜合金经700℃热扩渗6h后,表面硬度达到了751HV0.010,摩擦系数和磨损率大幅降低。经改性后主要的改性层磨损机制以氧化磨损为主。对热扩渗处理后的试样进行标准工艺时效试验,改性层成分及硬度没有明显变化,基体层硬度由100 HV0.010左右提高到300 HV0.010以上。对镀Ti铍青铜在650℃、700℃、750℃三个温度下热扩散不同时间的Ti浓度分布建立物理模型,求解出数学解析解,并给出数值结果。将数值结果与5组实验结果对比,证实模拟结果与实验结果吻合度较高。