钛合金具有比强度高、耐冲击、耐高温、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、化工、汽车、医疗等行业和一些腐蚀性环境。钛合金具有较高的回弹特性和化学活性，较低的导热系数等材料特性，利用传统加工方法加工钛合金十分困难，且成本高，电火花加工技术的出现解决了传统加工的难题。电火花加工是一种非传统加工方式，该种加工方法具有节约能源、快速高效、绿色环保等优点，可以很好的代替传统加工方式，因而得到国内外研究学者的重视。电火花表面强化技术是利用脉冲热源放电熔融重铸工件表面，使工件表面发生化学冶金反应达到强化效果的一种强化技术。本论文以TC4钛合金工件为研究对象，采用有限元软件建立混粉介质单脉冲电火花表面强化过程的数学模型，计算电火花强化过程的温度场、结构场变化情况。分析电火花强化工艺参数对工件温度场、结构场及表面质量的影响。分析单脉冲电火花表面强化过程的放电机理、脉冲放电通道及热能分配情况，编写与热源相近的高斯热源模型。通过研究在混粉介质电火花放电过程的物理化学变化过程，得出在电火花表面强化过程中不仅存在热冲击还涉及强化层化学成分的变化，强化层化学成分的改变会产生较大的失配应力。考虑上述情况，本文利用JMatPro软件拟合材料参数，采用顺序耦合分析求解工件在单脉冲电火花表面强化作用下的温度场及结构场。利用Abaqus有限元软件构建工件热传导数学模型，模拟脉冲放电加热过程中工件温度场的变化情况，计算获得强化层深度；利用脉冲放电工件的温度场结果作为载荷来模拟工件表面应力场的变化规律；利用放电加热结束时的工件温度场载荷来模拟冷却过程的热传导过程，获得冷却过程的温度场变化情况；利用冷却过程中工件的温度场载荷、放电结束时的应力场载荷来模拟冷却过程工件表面结构场变化规律。最后，分析电火花强化工艺参数对工件表面温度场、结构场及表面质量的影响，得出工艺参数对热应力、残余应力及表面裂纹的影响规律。