超声冲击技术(UIT)是表面机械强化方法之一。当换能器输出的超声频机械振动与材料表面直接接触时,材料表面会产生强烈的塑性变形。该处理方法既改变了材料表面的微观组织,又改变了材料表面的残余应力分布,对表面的强化有积极作用。本文借助超声冲击技术对TC4钛合金进行了表面机械强化,在合金表面制备出了纳米晶,并对冲击6道次的试样进行不同温度0.5h退火的处理。采用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、差示扫描量热法(DSC)、残余应力分析仪、显微硬度仪、电化学工作站等方法表征了超声冲击及退火后试样表面的组织及性能变化,得到如下结论:(1)在超声冲击过程中,TC4合金表面发生了应力诱发β→α相变;随着冲击道次增加,β相逐渐消失,α相晶粒逐渐细化。当超声冲击6道次时,表面晶粒粒径约为60nm,晶粒细小均匀,取向随机分布;(2)随着超声冲击道次增加,材料表面的显微硬度及残余应力数值先急剧增大,然后趋于稳定。材料表面的腐蚀电位有升高趋势,腐蚀电流密度逐渐减小,腐蚀速率逐渐变缓,其耐腐蚀性有所改善;(3)强化层的再结晶开始转变温度为550℃,当达到637.4℃时,转变过程最剧烈,吸热量达到最大,可以综合确定塑性变形层的再结晶温度在550～650℃之间;(4)强化层组织在600℃左右发生了再结晶形核,晶粒得到细化,硬度稍微增大。650℃退火时,无畸变的新晶核长成均匀分布的等轴晶。当退火温度在700℃以上,晶粒显著长大。因而,在650℃以下,强化层组织具有良好的热稳定性。