本发明公开了一种钛合金表面的TiAlN复合涂层及其制备方法，将钛合金基体进行预处理，再置于包埋渗剂中进行包埋，渗铝处理，得渗铝层；将渗铝层置于双辉离子渗氮炉内，进行离子轰击清洗，渗氮处理，得到钛合金表面的TiAlN复合涂层。本发明包埋渗铝层进行离子轰击清洗和离子渗氮处理，原位生成TiAlN复合涂层，使渗层与钛合金基体冶金结合，大大提高了钛合金基体与表面改性涂层的结合力；同时，能够有效缓解高硬度、高刚度的TiAlN涂层与钛合金基体之间的热膨胀系数、硬度以及弹性模量的差异而产生的高应力接触状态，延长涂层使用寿命。