机械工业的不断发展对材料的表面性能提出了越来越高的要求,材料的失效破坏大多发生在表面或从表面开始。为了提高材料的使用寿命,表面改性技术得到了广泛的应用。表面机械强化处理作为表面改性技术的一种,能够改变材料表面的微观组织结构和残余应力场分布。构件经过强化后表面抵抗破坏的能力得到明显改善,构件使用寿命也得到提高。在高温环境下,表面强化处理引起的组织细化和残余应力场分布存在不稳定性。当强化处理构件在高温下服役时,就必须考虑细化组织不稳定性导致的性能改变和残余压应力释放。本文采用表面滚压处理对工业纯钛进行表面强化,并对滚压处理后纯钛的表面性能进行了初步研究,研究内容和结论如下：(1)选取最优的工艺参数对工业纯钛进行表面处理,强化处理后纯钛表面组织被细化,表面粗糙度、显微硬度、残余压应力场和抗拉强度都得到了不同程度的改善；(2)滚压纯钛在再结晶温度以下进行退火处理时细化组织具有较好的稳定性,随着退火温度的升高,滚压组织的抗拉强度有所下降但塑性不断提高。退火温度达到再结晶温度时,滚压组织发生明显的再结晶,再结晶晶粒尺寸小于原始材料的晶粒尺寸,再结晶组织的强度与基体相当,但比例极限得到提高；(3)高温环境下滚压处理残余应力会不断释放,本文通过对Zener-Wert-Avrami模型进行修正得到了表面滚压处理残余应力的释放机制参数,并从微观组织结构的演化对残余应力释放机理经行了阐述。