TC4钛合金以其优良的物理和力学性能,在航空航天、海洋等领域得到了广泛应用。但是,钛合金对氢有很强的亲和力,即便进入材料中的氢含量很少,也会强烈增大其氢脆敏感性,导致氢脆断裂。本文为提升TC4钛合金关键零部件在海洋富氢环境中的服役寿命,采用理论研究、系列试验和数值模拟相结合的方法,分析激光喷丸诱导的应力和组织强化效应对试样残余应力、微观组织、氢致塑性损失及拉伸断口形貌特征的影响规律,揭示激光喷丸强化TC4钛合金的抗氢脆机理,主要工作如下:（1）从氢脆理论为出发点,结合氢扩散理论、应力诱导氢扩散理论,探讨氢对TC4钛合金的作用机制,建立氢扩散的控制方程和本构方程,研究强烈塑性形变诱导的应力强化、位错强化、晶界强化、孪晶强化以及细晶强化对TC4钛合金抗氢脆的增益机制。（2）开展典型TC4钛合金试样的激光喷丸强化和电化学充氢慢拉伸试验,研究激光喷丸对富氢环境下试样抗拉强度与氢致塑性的影响规律,探索激光喷丸诱导的高幅值残余压应力、高密度位错及细化晶粒与氢原子扩散的耦合作用对试样力学性能的影响机制。结果表明,激光喷丸诱导的高幅值残余压应力能够促使裂尖收缩闭合,减少晶格间距,有效抑制氢原子的渗透、扩散和聚集;同时,激光喷丸诱导的晶粒细化能够产生更复杂的晶界网,使材料表层致密化,切断氢或其他原子和分子的扩散路径,降低氢聚集区域的氢压,抑制氢致开裂的发生。此外,激光喷丸提高了TC4钛合金的的抗拉强度和延伸率,使材料呈现出更为明显的韧性断口特征,表明激光喷丸能够有效降低材料的氢致塑性损失。（3）以ABAQUS有限元分析软件为平台,搭建激光喷丸诱导残余压应力-氢扩散-拉伸耦合的计算模型,探究残余压应力场耦合氢扩散行为的共同作用对TC4钛合金拉伸力学性能的影响规律。模拟结果表明,激光喷丸诱导的残余压应力能够抑制氢的扩散,降低进入材料内部的氢浓度,有效提高材料的抗氢脆性能。此外,激光喷丸试样模拟所得的抗拉强度和延伸率较基体都有所提升,且激光功率密度越高,材料的抗拉强度和延伸率越高,力学性能越好。试验和模拟结果均表明激光喷丸诱导的残余压应力能够有效抑制氢原子的渗入及扩散,提高TC4钛合金的拉伸力学性能。