超声滚压过程中,已加工表面会形成一层区别于基体材料的细晶结构层,该细晶结构层中的晶粒尺寸明显小于基体材料的晶粒尺寸。细晶结构层的形成不仅影响材料的表面粗糙度、硬度,也会对材料的耐磨性及耐腐蚀性产生重要影响。与传统表面加工技术不同,超声滚压加工综合了普通滚压和超声冲击技术的优点,使得材料表层在压实的同时进行了表面平整。此过程中复杂的应力状态及强烈塑性变形的共同作用,使材料表层位错与晶体运动频繁,在加工表面形成与基体不同的细晶结构层。该层的微观组织结构直接影响材料服役性能。论文以高强度铝合金7075为研究材料,借助超声滚压实验与MATLAB模拟计算,通过研究不同参数下,材料表层晶粒尺寸的变化规律,重点分析了超声滚压参数对材料表层晶粒细化的影响程度,并对其超声滚压加工后的材料表面形成特征、摩擦磨损性能及耐腐蚀性能进行了实验研究。首先,基于超声滚压加工过程,分析了超声滚压参数对表层晶粒细化的影响程度。根据超声滚压力学作用特性,通过对不同参数下动态冲击力的检测结果,进行数据拟合并建立了冲击力力学模型;基于boussinesq求解方法,将作用在材料表面的均布载荷简化为集中力,进而求得了材料表层应力应变关系模型;结合材料硬化模型建立了超声滚压参数与晶粒尺寸之间的联系。其次,基于上述力学模型,以铝合金7075为研究材料进行MATLAB模拟计算,研究了冲击力作用时材料表层的应力分布以及超声滚压参数对材料表层晶粒尺寸的影响规律;采用XRD衍射仪与Jade软件对超声滚压加工后的材料表层进行晶粒尺寸计算,验证MATLAB对晶粒尺寸的计算结果;通过对比分析理论计算结果及实验结果,分析了二者之间存在差异的原因,进而超声滚压晶粒细化的机理。最后,借助表面质量检测手段,对已加工表面宏观特征包括表面粗糙度、加工硬化进行分析,探索超声滚压参数对表面形成特征的影响规律;通过摩擦磨损试验和盐雾腐蚀试验对加工后的材料表面耐磨性及耐腐蚀性进行研究,定量的分析了静压力对材料表面耐磨性及耐腐蚀性的影响规律,并从微观角度对磨损机理进行分析。结果表明超声滚压加工对材料表层耐磨性及耐腐蚀性能有明显改善。