相对论返波管（Relativistic Backward Wave Oscillator）在高功率微波产生器件中占有重要的地位,主要原因是其具有高功率、高效率,且在重频工作环境下有较好的服役表现。但是,脉冲缩短严重降低了单个微波脉冲的能量,较大程度地限制了高功率微波的发展。研究表明,引起脉冲缩短的原因主要是强电磁场真空击穿,强电磁场真空击穿与材料表面真空电子物理特性密切相关,尤其是晶粒细化和降低材料表面粗糙度能够有效抑制强电磁场真空击穿,基于此,本文通过对钛材料进行表面自纳米化处理,开展其强电磁场真空击穿特性的研究:（1）分别采用超声冲击和微粒子喷丸技术对钛材料进行了表面自纳米化处理,并对其金相组织、表面粗糙度、晶粒尺寸等进行了表征分析,结果表明,自纳米化处理后的钛材料晶粒细化,表面晶粒尺寸约40nm尺寸左右,材料表层出现明显的塑性变形,形成微米级的梯度纳米结构,且表面粗糙度降至0.15μm以下。（2）通过场致电子发射、阴极引杆发射、强流电子束打靶等实验,对比了钛材料在表面自纳米化处理前后的的电子发射性能、耐受电子轰击性能。场致电子发射测试结果表明,经过超声冲击技术处理的工业纯钛TA2在本文的测试条件下基本认为没有电子发射;阴极引杆发射实验结果表明,经过超声冲击处理的钛材料引杆对应的管头痕迹最小;这两个结果说明超声冲击表明处理能有效抑制钛材料的电子发射。打靶实验结果表明,经过超声冲击表面处理后,电子束的损伤深度有进一步减小的趋势,说明超声冲击表面处理在一定程度上提高了TA2材料的耐电子束轰击性能。（3）开展慢波结构击穿,结果表明,慢波结构上的击穿主要集中在强场区,即小半径附近区域;慢波结构上的击穿痕迹主要分为“小坑”和“微裂纹”两类,但因电子发射和电子轰击导致的损伤痕迹在微观上存在差异;TA2工业纯钛经过超声冲击表面处理后,其耐强电磁场真空击穿特性与性能较好的钛合金基本相当。本文在理论分析的基础上开展表面纳米化处理、强电磁场真空击穿等实验,得出了超声冲击技术能够有效的抑制钛材料的强电磁场真空击穿的结论,为后续的强电磁场真空击穿研究提供了一定的参考。