微尺度激光喷丸强化是一种主要应用于微小金属构件或金属薄膜材料表面处理的技术,其采用微米量级的高能短脉冲激光束诱导的高压冲击波在材料表层形成一定的有益残余压应力分布,从而达到改善材料表面的抗磨损、抗腐蚀及疲劳性能等。本文在详细分析微尺度激光喷丸强化理论机理的基础上,采用数值模拟和实验研究相结合的方法,对微米厚度的TiN薄膜表面进行微尺度激光喷丸强化处理,主要研究工作如下:　　 介绍了微尺度下激光诱导等离子体冲击波的传播特性及其波前运动方程,并在此基础上探讨了微尺度下冲击波的二维压力模型；根据冲击波与固体材料的相互作用机制,分析了金属材料在动态高压冲击波作用下的塑性变形过程以及残余压应力的产生机理；从应力强化和组织强化两方面讨论了材料表面在激光冲击波作用下的微观强化机理。　　 在微尺度激光喷丸强化过程的有限元理论及关键技术分析处理的基础上,采用有限元软件ABAQUS,建立了微尺度激光喷丸强化薄膜-基体结构的有限元数值模型；计算并分析了TiN薄膜-硬质合金基体由于热失配引起的残余热应力,以及经单点微尺度激光喷丸后所形成残余应力的大小和分布。　　 利用Design Expert统计优化软件的响应面功能,基于数值模拟结果,分析了三种激光工艺参数(激光功率密度、激光光斑直径和喷丸次数)在三种不同水平的组合下对薄膜残余应力场的影响程度；在此基础上,建立了多参数作用下TiN薄膜表面平均残余压应力的二次回归模型。　　 对TiN薄膜试样进行了微尺度激光喷丸强化实验,并对实验前后试样的表面形貌、摩擦性能、残余应力及纳米硬度等进行了检测和分析；研究了不同激光工艺参数对各响应值的影响规律,并与数值模拟结果进行了比较,从而验证了有限元分析模型的有效性。