Vaakumgaasiga karburiseerimise meetod viitab tooriku asetamisele vaakumkeskkonna karburiseerivasse atmosfääri, hoides seda teatud aja jooksul. Kõrgetel temperatuuridel karboniseeriv gaas laguneb, moodustades aktiivsed süsinikuaatomid, mis hajuvad materjali pinnale, moodustades modifitseeritud kihi. Sellised ühendid nagu TiC moodustuvad TC21 titaanisulami pinnal ja ühendi kihis ei tuvastata vesinik{3}}sisaldavaid faase. Samuti leiti, et TC21 titaanisulami pinna kõvadus suurenes aluspinnaga võrreldes 2,7 korda ja kulumismehhanism muutus Ti-põhiste/Ti kuulide vahelisest kleepuvast kulumisest Ti-põhiste/TiC kuulide vaheliseks abrasiivseks kulumiseks ja lõhenemiseks, parandades oluliselt titaanisulami kulumiskindlust. Pärast vaakumgaasiga järkjärgulist karburiseerimist Ti6Al4V titaanisulamil tekkis pinnale mikropoorne TiC keraamiline kiht, mille mikrokõvadus ulatus 778 HV-ni, mis on ligikaudu 2,3 korda kõrgem kui substraadil. TiC keraamilisel faasil on peen struktuur, see kuulub kõrge kõvadusega faasi, mis võib suurendada titaanisulami pinnatugevust ja nihkekindlust, vähendada oluliselt materjali mahulist kulumiskiirust ja parandada sulami triboloogilist jõudlust. Pärast karburiseerimist väheneb selle elektrokeemiline korrosioonivõime veidi, kuid see jääb siiski korrosioonikindlaks{16}}materjaliks, mis ei mõjuta selle kasutamist. Ti6Al4V titaanisulami pinnal oleva keraamilise kihi mikrostruktuur on näidatud joonisel 1.
Plasma karburiseerimine hõlmab karburiseeriva gaasi ioonidega pommitamist, mis põhjustab karburiseeriva atmosfääri lagunemise ja aktiivsete süsinikuaatomite moodustumise. Voolu reguleerimisega saab kontrollida süsiniku kontsentratsiooni materjali pinnakihis, saavutades pinna modifitseerimise ilma süsinikupotentsiaali kontrollimise instrumenti kasutamata. Pärast Ti6Al4V titaanisulami plasmakarburiseerimist moodustub pinnale umbes 150 μm paksune karbureeritud kiht, mis koosneb TiC ja V4C3 faasidest. Selle mikrokõvadus suureneb substraadiga võrreldes neli korda, ulatudes umbes 1600 HV-ni. Kõvakarbiidi faasid on hajutatud titaanisulami pinnale, parandades oluliselt selle kulumiskindlust ja pikendades selle väsimusiga.
