Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo（Ti80）钛合金是一种新型的近α型高温钛合金,与传统的钛合金相比,其强度、韧性、可焊性及耐腐蚀性等综合性能都有很大的提升,被广泛应用于海洋环境中压力管道及承受较大载荷的结构件中,如深潜器和船舰的耐压壳体等。这些结构件通常要受到深海海水的压力以及海水中的氯化物和硫化物的腐蚀,面临着因表面损伤而导致的失效问题,故通过表面改性技术来改善Ti80钛合金表面性能,进而提高其力学性能和腐蚀性能,延长Ti80钛合金构件的使用寿命。本文通过对Ti80钛合金进行热处理,分别得到等轴组织、双态组织和片层组织,借助激光冲击强化（LSP）技术,在不同组织的Ti80钛合金表面构筑梯度纳米结构提高其力学性能和腐蚀性能。利用显微硬度仪、拉伸试验机、X射线应力分析仪、电化学工作站以及扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等对LSP前、后Ti80钛合金的力学性能、腐蚀性能及其微观组织进行研究,探明了Ti80钛合金梯度纳米结构的强化机理与腐蚀机制。本文旨在通过LSP技术为深潜器和船舰的耐压壳体表面结构的强化和Ti80钛合金关键部件的应用提供重要的试验依据和技术支撑。Ti80钛合金经LSP处理后,等轴、双态和片层组织表层形成的塑性形变层厚度分别为81μm、71μm和65μm。在位错分割机制和孪晶分割机制的共同作用下,晶粒发生细化。等轴组织晶粒尺寸最小,平均晶粒尺寸为32.4 nm。加工硬化与细晶强化共同作用使Ti80钛合金表层显微硬度明显提高,同时表层产生了残余压应力,片层组织表层产生的残余应力最大,且显微硬度和残余压应力都随着层深的增加而逐渐减小。LSP处理后产生的加工硬化、细晶强化和残余压应力的共同作用改善了拉伸性能。LSP前、后等轴组织的拉伸断口断裂特征均为韧性断裂,LSP后韧窝尺寸无明显变化;LSP前、后的双态组织和片层组织的拉伸断口断裂特征均为韧脆混合断裂,LSP后双态组织断口形貌中的韧窝尺寸和解理面无明显变化,而片层组织的断口形貌中的解理面变少、韧窝尺寸变大。LSP后不同组织的Ti80钛合金在3.5%Na Cl溶液和5M HCl溶液中的耐蚀性均有提高;LSP处理前片层组织的耐蚀性最好,双态组织次之,等轴组织最差;而经LSP处理后,等轴组织的耐蚀性超过了双态组织的耐蚀性。