本发明涉及钛合金技术领域，具体涉及一种钛合金表面改性处理的方法，将钛合金在固体渗碳剂A和固体渗碳剂B中渗碳处理后进行气体共渗，实现钛合金的表面改性处理；所述固体渗碳剂A原料包括木炭粉a、碳酸钡、碳酸钙、乙酸钡、尿素、碳酸铈；所述固体渗碳剂B原料包括木炭粉b、碳酸钡、碳酸钙、碳酸铈；所述气体共渗所用气体为氨气、空气和乙炔。本发明在传统表面改性技术的基础上，大幅度提高了钛合金表面处理的效率，显著改善了处理效果。短时间内可获得较厚的硬化层，耐磨性显著提升，同时芯部保留了较好的韧塑性。为钛合金在工模具、齿轮、轴承等关键零部件上的应用提供了重要的技术支撑。