GW83稀土镁合金因其高比强度,良好的刚度和生物相容性,被广泛应用于航空航天、汽车和生物医学等领域。喷丸是金属表面形变强化的重要手段之一,通过在表层引入残余压应力和细化晶粒,喷丸可以显著提高材料表层的力学性能,因此在工业中,喷丸技术取得了广泛应用。为提高GW83镁合金的表面力学性能,本文采用传统喷丸和其他先进的喷丸方法,如复合喷丸、预应力喷丸和热喷丸等对该材料进行表面强化处理,同时对喷丸形变层残余应力场、组织结构和力学性能及其稳定性进行表征研究。GW83镁合金经过喷丸处理后,样品表层引入了高水平的残余压应力场,压应力最大值出现在次表层。提高喷丸强度可以增加表面残余压应力、最大残余压应力和影响深度。喷丸强度为0.54 mm N时,表面残余应力和最大残余应力数值分别为-143和-184 MPa。复合喷丸工艺可以有效优化残余压应力场。在0.54+0.13 mm N复合喷丸强度下,材料表面残余压应力和最大残余压应力分别为-153和-200 MPa。同等喷丸强度下,预应力喷丸和热喷丸都显著提高了残余压应力值和影响深度。其中,预应力喷丸对残余应力的改善主要表现在加载方向,垂直于加载方向提升并不明显。对喷丸残余应力在高温（150～300℃）和循环载荷下的松弛行为进行研究,发现喷丸残余应力在保温初始阶段快速减小,保温温度增加,残余应力松弛越快。通过Zener-Wert-Avrami函数,计算得到GW83镁合金喷丸残余应力松弛激活焓为60 k J/mol,小于镁合金自扩散激活能。GW83镁合金喷丸残余压应力在拉-拉循环载荷下的松弛主要发生在早期,增加循环周次,残余应力松弛速率减缓,逐渐稳定。外加载荷越大,残余压应力松弛越快,最后应力值越小。利用ANSYS有限元软件对GW83镁合金喷丸过程进行模拟。结果表明,随着喷丸覆盖率增加,残余应力值和残余应力影响深度都有所增加。同时,随着喷丸速度增加,材料表面和最大残余压应力均增加,形变层深度也增加,最大残余应力值对应的深度向材料内部迁移。利用XRD线形分析方法对喷丸强化层组织结构进行了研究,发现晶块尺寸显著细化、晶格畸变和位错密度显著增加。喷丸强度为0.54 mm N时,表面晶块尺寸为24 nm,位错密度为2.8×1015 m-2,比未喷丸样品提高两个数量级。利用复合喷丸、应力喷丸和热喷丸能进一步改善GW83镁合金喷丸层组织结构。利用TEM观察研究了喷丸GW83镁合金晶粒细化机制,晶粒细化过程主要包括:i)初始大晶粒中引入变形孪晶和大量位错;ii)通过孪晶与孪晶交割﹑位错胞与孪晶交割等作用,大晶粒演变成细小的亚晶粒;iii)亚晶通过位错活动和晶粒转动演变成为超细晶和纳米晶。喷丸强化层在高温下组织结构演变表明,等温退火过程中,喷丸形变层析出大量Mg24Y和Mg5（Gd,Y）相,喷丸形变能加速第二相的析出。高温退火后,GW83镁合金喷丸层表面晶块尺寸增大、晶格畸变和位错数量都快速减少。通过线形回归分析得到喷丸GW83镁合金的晶块尺寸长大激活能为125 k J/mol,微观应变松弛激活能为108 k J/mol。喷丸层表面硬度研究表明,硬度变化呈梯度变化趋势,表面硬度达到最大,沿着深度的增加而逐渐降低。复合喷丸样品的表面硬度最大,达到156 HV,较未喷丸样品提高了近两倍。同等喷丸强度下,复合喷丸、预应力喷丸和热喷丸都有效提高了喷丸层的硬度。等温退火后,由于大量纳米相析出,喷丸层表面的硬度增加,在250℃保温32 min时,硬度最大达到175 HV,相较于喷丸样品的硬度提高了33%。喷丸显著提高了GW83镁合金表层硬度和屈服强度。利用原位拉伸X射线应力仪测试了GW83镁合金喷丸表面的屈服强度,结果表明喷丸后表面屈服强度为248 MPa,比原始未喷丸样品提高了24%。喷丸残余压应力和组织结构细化使得GW83镁合金表层硬度和屈服强度得到提高。