钛合金具备密度小、弹性模量低、比强度高、耐热、耐低温、耐蚀、生物相容性好等优异性能，已广泛应用于航空航天、汽车船舶、兵器、电子、石油化工、医疗工程等军事及民用领域。但是由于钛合金抗疲劳性能差的弱点，制约了其进一步的发展及应用。针对TC4钛合金疲劳性能差的问题，本文采用离心滚磨光整加工技术改善钛合金的表面完整性，以提高其抗疲劳性能。本文首先分析了钛合金材料的疲劳破坏行为及其主要影响因素，并对离心滚磨光整加工提高钛合金抗疲劳性能的机理进行了研究。在此基础上，使用离心滚磨光整加工技术对TC4钛合金试样进行了实验研究，主要内容及结论如下：1.采用正交实验方法，对离心滚磨光整加工中主要工艺参数对TC4钛合金表面粗糙度的影响规律进行了研究。得出结论：磨料直径对表面粗糙度的影响最大，其次为加工时间，最后为磨料装入量；确定各因素较好的水平组合为：磨料直径10mm，磨料装入量50%，加工时间50min。2.通过有限元仿真和正交实验，研究了离心滚磨光整加工中主要工艺参数对TC4钛合金残余应力的影响规律。仿真结果和实验所得的结果基本保持一致。实验确定了各工艺参数对残余应力影响的主次顺序，即磨料直径，其次为磨料装入量，最后为加工时间；确定各因素较好的水平组合为：磨料直径10mm，磨料装入量50%，加工时间40min或50min。3.基于正交实验给出的优化工艺参数基础上，进行了实验研究，通过显微硬度计、XRD、金相显微镜和扫描电镜等，测试分析了离心滚磨光整加工对TC4钛合金显微硬度、X射线衍射、金相组织等的影响。结果表明：经过50min的滚磨光整加工，钛合金表面显微硬度比基体提高了89.6HV；显微硬度的最大值出现在试样最表层处，并沿层深方向逐渐减小，当层深约为500m时，硬度值与加工前试样的硬度已相差不大，此后基本不再变化；与未光整试样相比，经过光整加工后的试样X射线衍射峰变宽，衍射峰向左产生了偏移，试样表层产生了明显的塑性变形，塑性变形量沿层深呈梯度变化。随加工时间的延长，塑性变形层的深度逐渐增大；当加工时间大于40min后，塑性变形层的深度变化不大，但晶粒尺寸得到了进一步的细化。4.在610MPa应力条件下，对离心滚磨光整加工前的疲劳试样和离心滚磨光整加工50min后的疲劳试样分别进行了拉-拉疲劳试验，试验结果表明，离心滚磨光整加工可有效提高TC4钛合金的拉-拉疲劳寿命。本文通过模拟仿真和实验研究，找出了较优的离心滚磨光整加工TC4钛合金的工艺参数，实现了对钛合金表面完整性的综合改善，对提高钛合金的抗疲劳性能具有重要意义。