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钛合金具备比强度较高，抗腐蚀性能较好等特性，在航空、化工、汽车等领域应用广泛，Ti-6A1-4V以其良好的综合力学性能成为应用最为普遍的钛合金。然而复杂的作业环境（高温、冲击载荷）易使钛合金丧失承载能力，导致发生事故。因此很有必要强化中高温服役条件下钛合金的力学性能。激光冲击强化(Laser ShockProcessing)是一项先进的表面改性处理技术，利用激光器发出功率密度为GW/cm2量级，脉宽为ns量级的强激光束作用于材料表面，由于高温高密度等离子体的喷射而形成高压冲击波，冲击以后的材料具有较高的残余压应力和高密度位错，能够提高金属合金的多种性能。 本文选用Ti-6A1-4V钛合金作为研究对象，对其进行激光冲击强化与热处理，根据其力学性能及微观组织的变化证明了激光冲击对中高温服役件的强化作用。论文的主要工作和研究的主要结论如下: (1)分析了激光冲击强化的过程及其诱导产生冲击波、残余应力场的机理;研究了激光冲击过程的影响因素，并获得了适合钛合金激光强化的合理的激光工艺参数。 (2)研究了中高温条件下激光冲击对Ti-6Al-4V钛合金力学性能（表面形貌与粗糙度、残余应力、显微硬度）的影响，并分析了残余应力的高温热释放及显微硬度的硬化机理。研究结果表明，激光冲击对Ti-6A1-4V的表面形貌与粗糙度具有一定影响;激光冲击处理显著提高了Ti-6A1-4V钛合金的表面残余压应力;随着温度的升高，残余应力发生热释放，且热释放的过程分为两个阶段:25℃～550℃的快速释放和550℃～600℃的缓慢释放（趋于稳定）;激光冲击诱导形成的残余压应力能够延缓裂纹的萌生与扩展;激光冲击明显提高了Ti-6A1-4V钛合金的显微硬度，冲击硬化层深度约为0.12mm，但强化效果随温度的升高而降低;经过激光冲击处理后，Ti-6A1-4V钛合金在室温下的主要强化机理是位错强化和细晶强化，在中高温下的主要强化机理是析出相强化。 (3)研究了中高温条件下激光冲击处理对Ti-6A1-4V钛合金微观组织的影响。研究结果表明，经过激光冲击处理以后，室温下，Ti-6A1-4V钛合金析出相的尺寸减小，晶粒细化，中高温条件下，初生相的含量随热处理温度的升高而逐渐减少，相晶粒尺寸则呈现先增大后减小的趋势;在400℃～500℃和550℃～600℃两温度范围内，α′相和ω相分别大量析出，相晶粒尺寸增大，数量减小，在500℃～550℃温度范围内，析出较多的α″相，相晶粒尺寸减小，数量增多;激光冲击区域组织内的位错有位错线、位错网格、位错缠结，位错墙和位错胞等多种组态，研究结果认为，激光冲击以后，高温是导致Ti-6Al-4V钛合金产生“位错组态演化”的要素。