钛合金因优异特性在工业领域广泛应用。然而,其易于在含氧自然环境中生成氧化膜,将损伤后续工艺的加工质量,因此必须去除氧化膜。现用技术的机械打磨和化学处理存在高损伤、严重污染及尺寸限制等问题。而具有高质效、低污染、低损伤、尺寸及场景不受限等优势的激光去除技术引起广泛关注,因此其成为氧化膜去除的优选方案。本文以TA15钛合金表面氧化膜开展研究,探究了钛合金氧化膜的激光去除机理及工艺。由于激光去除过程中不可避免的改变了原生形貌且导致表层组织变化,因此开展了激光去除工艺对表面形貌演化过程的研究,分析了表层组织变化对耐磨蚀性影响。探究了氧化膜激光去除效果对焊接性能的影响。本文的主要工作如下:（1）以激光能量密度作为综合参量阐明了实验参数与加工效果的关联规律。通过数值模拟与热力学计算探明了氧化膜临界去除条件及表面生成最少氧化物的能量阈值。基于数值模拟、高速摄像和过程产物结果,揭示了其中存在的热机制、热-冲击复合机制。激光能量密度增大导致其转变,阈值近似为14 J/cm~2。氧化膜由汽化去除转变为汽化+抛射、推移及膨胀碎裂的热力协同去除。（2）阐明了氧化膜激光去除工艺过程中表面形貌演化过程。8.75 J/cm~2与35J/cm~2时分别形成均匀的火山坑及条纹形貌,但表面粗糙度上升。通过数值模拟发现,前者熔池表面受汽化压力下凹,快速凝固使过冷的坑缘上升,形成火山坑;后者的热量累积融合成大尺寸熔池,且坑缘处流速增加、熔池存续延长及尺寸增大等使坑缘尺寸减小乃至消失,形成条纹。（3）氧化膜激光去除时钛合金在含氧环境中将生成新氧化膜,快速熔凝也会导致表面微观晶粒变化,变化的表层组织引起耐磨蚀性提升。表面成分为Ti O2（R）（金红石型）+Ti2O3（≤17.5 J/cm~2）时耐腐蚀性最好,因其腐蚀倾向较小、产物更稳定、对酸碱度影响较小。8.75 J/cm~2时腐蚀到同深度所需时间为未处理时的20.43倍。本文参数下熔池的温度梯度和凝固冷速（10~8K/s）均较大,使表面微熔层晶粒明显细化。细晶强化使其摩擦系数较合金基体降低40%以上。（4）揭示了氧化膜激光去除工艺对焊缝中冶金型与小孔型气孔的抑制原因。激光去除原生氧化膜并生成较少的新氧化膜从而减少水分热分解以抑制冶金型气孔,形成均质微观形貌改善表面激光吸收率进而提升熔池及匙孔稳定性使小孔型气孔减少,冶金型、小孔型气孔率分别为0.08%和0.2%。相比现用技术,激光去除的宏微观形貌均匀,表面氧含量均低于3%,表面氧化膜差异小,且其抗拉强度和伸长率最高,达到1 130.47 MPa和8.88%,可优势替代现用技术。