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针对目前关于激光着色的呈色机理解释尚未形成统一定论，还存在些模糊的问题，拟进一步研究呈色机理。为此，本文基于Nd：YAG纳秒激光器在钛合金表面进行激光着色试验，在不同扫描速度下得到了黄色、橙色、蓝色样本；利用构建的空气-氧化膜-钛合金基底的三层结构模型，从反射率及颜色参数两个方面分别对实验样本与理论模型的结果进行了对比，验证了不同颜色的形成是由于干涉作用引起的，而最外层氧化膜的厚度决定了干涉的效果；从着色机理方面对不同颜色样本的着色效果及三维微观形貌进行了分析；对钛合金激光着色加工，具有一定的指导意义。