Впервые проведены количественные и качественные исследования структурно-фазовых состояний поверхностных слоёв металлов и сплавов, подвергнутых электровзрывному легированию с использованием термореагирующих компонентов. Послойными электронно-микроскопическими исследованиями выявлен градиентный характер структурно-фазовых состояний, характеризующийся закономерным изменением фазового состава и параметров дефектной субструктуры по мере удаления от поверхности обработки. Выявлены и подвергнуты анализу основные факторы и механизмы, определяющие ускорение физико-химических процессов синтеза новых фаз при электровзрывном легировании. Установлено, что электровзрывное легирование обусловлено комплексным термосиловым воздействием на облучаемую поверхность многофазной плазменной струи, сформированной из продуктов электрического взрыва проводников и порошковых навесок, и сопровождается комплексным характером изменения структурно-фазовых состояний и дефектной субструктуры на различных (от макро- до нано-) масштабных уровнях. В том числе оно сопровождается за малое время обработки, равное 100 мкс: для случая легирования алюминия никелем — формированием зоны легирования, упрочнённой интерметаллидами системы Ni–Al, характеризуемой большой глубиной; для случая легирования титаном поверхности твёрдого сплава ВК10КС — распадом в зоне легирования частиц карбида WC и образованием частиц карбидов TiC, (Ti, W)C и W$_{2}$C; для случая карбоборирования поверхности титана с использованием порошковой навески аморфного бора — формированием слоя композиционного покрытия толщиной около 10 мкм, обладающего высокой (до 3600 $HV$) микротвёрдостью. Установлено многократное увеличение микротвёрдости, износостойкости и других функциональных свойств поверхности, обусловленное электровзрывным легированием. Выявлены закономерности и механизмы формирования структурно-фазовых состояний поверхностных слоёв при электровзрывном легировании с использованием термореагирующих компонентов. Научные результаты работы могут быть использованы для развития теории структурно-фазовых превращений в металлах и сплавах и использованы в экономически эффективных технологических процессах упрочнения поверхности деталей на предприятиях металлургической, машиностроительной, авиационной и других отраслей промышленности. Экспериментально установлено ускорение синтеза химических соединений на поверхности металлов и сплавов при электровзрывном легировании, заключающееся в том, что при воздействии на поверхность импульсных плазменных струй, сформированных из продуктов электрического взрыва проводников при времени воздействия 100 мкс, плотности мощности порядка нескольких ГВт/м$^{2}$ и давлении в ударно-сжатом слое вблизи облучаемой поверхности порядка 1–10 МПа, происходит образование новых фаз и соединений со скоростью, превышающей скорость их образования при обычных условиях взаимодействия.