В работе представлены новые результаты по исследованию структуры и физикомеханических свойств приповерхностных слоев титановых сплавов после имплантации ионов (W, Mo) и последующего термического отжига при температуре 5500С в течение 2 часов. Обнаружено увеличение твердости почти в 2 раза, уменьшение износа и повышение усталостной прочности за счет формирования мелкодисперсных (наноразмерных) фаз нитридов, карбонитридов и интерметаллидов.