钛合金以其高比强度、低密度等优点，被广泛应用于航空航天零件中。然而，钛合金也存在硬度低、耐磨性差、高温氧化抗力差等弱点，表面应力集中敏感导致的疲劳问题也较突出，需利用表面工程技术克服磨损、腐蚀和疲劳 3大问题。介绍了近 10年来钛合金耐磨涂层、抗氧化涂层与抗疲劳表面改性技术的研究进展，并对技术发展趋势进行了展望，为表面工程技术的科研和工程人员提供参考。

砂带磨粒磨损直接影响磨削表面质量进而影响构件综合服役性能。以表面完整性为评估指标，对砂带磨损前后钛合金的表面加工质量进行了试验研究，揭示了砂带磨粒磨损对磨削TC17表面粗糙度、残余应力和表面硬度的影响规律及机制。结果表明，磨粒磨损后由于高度均匀化、单位面积切削磨粒数增加、磨削深度减小，使得表面粗糙度减小、纹理均匀细腻，粗糙度降低可达70.3%。与磨损磨粒相比，锋利磨粒砂带加工表面材料发生了明显加工硬化，使表面硬度提升达到 20% 以上，而磨损磨粒加工表面发生了塑性涂敷，显微硬度略低于基体硬度。试验中，砂带磨削表面均实现了残余拉应力（约400MPa）向残余压应力（–300MPa 左右）的转变。不同砂带的磨粒磨损对表面残余压应力的影响不同，锆刚玉砂带磨粒磨损使磨削表面残余压应力提升了33%，金刚石砂带磨粒磨损使磨削表面残余压应力降低了34%。

钛合金作为航空发动机等高端装备零部件的关键材料，具有良好的高比强度、优异的抗腐蚀性与超强的断裂韧性与疲劳性能。作为典型的航空难加工材料，钛合金在制造过程中引起的表面完整性对其服役性能与可靠性有着至关重要的影响。为此，从切削加工、磨削加工、复合加工与特种加工4个工艺角度对钛合金制造过程中表面完整性的研究现状进行详细阐述。最后，分析了现有加工技术存在的一些不足以及未来的研究方向。

航空发动机叶片钛合金材料在数控磨抛加工中容易发生烧伤及黏附现象，针对常用的TC4材料开展了超硬磨料柔性抛光轮数控抛光试验研究。分析了超硬磨料柔性抛光轮抛光参数中转速、进给速度、预压量及行距对抛光去除深度及抛光后试件表面粗糙度的影响规律并通过正交试验分析了各抛光参数影响的主次关系。确认了钛合金试件抛光表面黏附物质成分，并同时分析了表面黏附物的形成原理。给出了TC4钛合金材料在超硬磨料柔性抛光轮数控抛光过程中工艺参数的选择策略，为TC4材料的航空发动机叶片和整体叶盘在超硬磨料柔性抛光轮数控抛光过程中提供理论依据和技术基础。

为了研究TC6钛合金激光喷丸强化（Laser Shocking Peening，LSP）处理后对振动疲劳寿命的影响，采用不同喷丸次数的方法对TC6钛合金进行LSP处理，采用振动疲劳测试系统对振动试样进行振动疲劳测试，用X射线衍射仪和显微硬度计测试LSP前后试样的残余应力和硬度，研究LSP对TC6 钛合金振动疲劳性能的影响，使用透射电子显微镜（TEM）观察 LSP 后的微观组织变化，最后采用扫描电子显微镜（SEM）对试样的振动疲劳断口进行观察，研究LSP对TC6钛合金振动疲劳断口形貌的影响。结果表明，LSP后TC6钛合金发生强烈塑性变形，产生大量的位错，能够抑制 TC6 钛合金试样中疲劳裂纹的萌生和扩展，改善材料的力学性能，从而有效地提高TC6钛合金试样的振动疲劳寿命。

研究了TiB_w /TA15 复合材料板材在 900~960℃、5×10^–4~10^–2 s^–1 条件下的超塑变形行为。结果表明，TiB_w/TA15复合材料流变应力随拉伸温度的升高和应变速率的减小而降低，在 940℃、5×10^–3s^–1变形条件下获得的最大超塑性伸长率为439%。利用Zener–Hollomn参数和 Arrhenius方程所建立的峰值应力本构方程为ε·=3.55×10⁸ [sinh（2.0×10^–2 σ）]^1.99 × exp（–6.381×10⁵ /RT），其变形激活能Q=638.1kJ/mol。复合材料超塑性变形组织与拉伸温度和应变速率密切相关。高温低应变速率有利于基体α相的动态再结晶以及晶须与基体处孔洞的愈合，低温高应变速率下，孔洞更易萌生于增强相与基体结合界面的端部。动态再结晶对复合材料超塑性的发挥起着关键作用。

针对珩磨加工阀套孔生产率低、加工精度难控制等问题，开展了内孔珩磨技术研究，通过分析9Cr18不锈钢珩磨过程中材料去除率的变化规律，提出一套适用于珩磨加工的材料去除体积理论公式。同时为使珩后孔不同轴向位置处的孔径趋近一致，需要在上下越程处增设停留时间，以此改进初始模型。基于初始模型与优化模型分别开展单因素珩磨试验，结果表明，往复速度和珩磨压强是影响珩磨材料去除体积的显著因素，针对珩磨材料去除体积与珩后孔径差，优化模型与初始模型的预测结果分别与对应的试验结果对比，可发现优化模型预测精度相较于初始模型分别提高25%~30%。在越程段增设停留时间并不会降低加工效率，可提高珩后孔尺寸精度，实现材料去除体积的准确预测。

可剥垫片又称层撕垫片，由多层片状材料黏合而成，常用于调节装配间隙，在飞机制造过程中发挥着重要的作用。现有可剥垫片的制造方式主要是机械铣切和普通冲裁，这两种下料方式都有可能在剪切边缘出现分层问题。针对可剥垫片普通冲裁工艺中剪切面上出现的分层问题进行了试验研究，建立了可剥垫片的普通冲裁的二维有限元仿真模型，模型采用了Cockroft–Latham损伤模型对冲裁过程中断面损伤进行了分析。结合仿真与试验结果，发现普通冲裁过程中，金属不同的变形行为是出现分层的主要原因。

材料微观结构表征与重建（Microstructure characterization and reconstruction，MCR）可用于建立加工–结构–属性（Processing–Structure–Property，PSP）关系，已成为计算材料学与材料设计的研究重点。通过阈值分割将多相非均质材料的金相照片识别为由不同相构成的纹理，结合多分辨率高斯金字塔进行重建。以各相占比为目标参数，对颗粒补充后的重建结果进行面积分数迭代优化，提出了一种面积分数可控的 MCR 纹理合成算法。利用该优化算法对多相非均质铝硅聚苯酯（AlSi–PHB）封严涂层微观组织进行表征重建，PHB和孔隙两相的两点相关函数计算结果证实了算法的有效性。在此基础上，将两组金相照片作为原始图像，重建 20 组模型，重建结果的两点相关函数误差最大为8.8×10^–5 。本研究为多相非均质材料的准确重建提供了解决途径。

针对共固化成型的复合材料加筋壁板，建立了固化变形模拟计算流程，并开展了T800碳纤维 / 环氧树脂复合材料工形加筋壁板的固化变形预测，数值预测结果与试验测试结果吻合较好，验证了计算方法的合理性；基于模拟计算，进一步分析了温度工艺参数包括升 / 降温速率、保温时间等以及结构尺寸参数包括长桁宽度、高度和圆角半径等对加筋壁板固化变形的影响规律，从工艺设计和结构设计角度为共固化成型加筋壁板的固化变形控制提供指导和依据。

在电子束熔丝沉积增材制造过程中，采用电子束对零件成形区域进行扫描并控制热输入，可以改善零件的温度分布，实现随行退火，达到减小应力和控制变形的目的。采用工控机、波形发生卡、扫描线圈及其驱动电路，以及动态聚焦线圈及其驱动电路搭建了电子束高速扫描系统，实现了电子束高速扫描及动态聚焦等功能。基于LabVIEW 开发了随行退火扫描控制系统，提出了基于像素点阵定位和动态聚集的控制方法，实现了电子束扫描的精确定位和热输入控制；研究了不同扫描路径对面热源温度均匀性的影响，并采用多点同步测温电路对扫描区域的温度进行了测量。试验结果表明，该电子束随行退火系统可以实现扫描位置和热输入的精确控制，通过扫描路径优化显著提高了面热源温度分布的均匀性。