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工业纯钛及钛合金以比强度高、力学性能好和耐腐蚀性强等特点在现代飞机上的应用也越来越广泛，钛合金结构件工作服役环境可达500℃，传统的表面处理方法无法满足工业纯钛及钛合金结构件的强化要求。激光冲击强化是一种新型的表面处理技术，广泛应用在金属材料的表面改性上，目前尚未发现钛合金激光冲击强化不同温度下的拉伸力学性能方面的研究，也未见不同温度下激光冲击钛合金微观结构演化过程和塑性变形行为方面的报道。针对以上问题，本文以TA2工业纯钛为研究对象，主要开展不同温度下激光冲击强化工业纯钛高温拉伸性能、激光冲击强化工业纯钛组织演化和纳米晶粒形成、分子动力学模拟激光冲击工业纯钛的微观过程等三个方面的研究，研究内容及主要研究进展如下: (1)研究了不同温度下激光冲击强化TA2工业纯钛的高温拉伸性能，研究了高温拉伸的变形行为: 对TA2工业纯钛拉伸试样标距部分进行大面积激光冲击强化处理，对未冲击试样和激光冲击试样在20℃、150℃、250℃以及350℃温度下进行拉伸试验，结果表明工业纯钛抗拉强度随温度升高显示出降低的趋势，并且断裂形式呈现出从脆性断裂到混合断裂，再到韧性断裂的转变。同一种温度下激光冲击试样断口颈缩现象比未冲击试样断口要明显，并且断口形貌显示激光冲击试样的塑性更好。相对于未冲击试样，激光冲击试样微观硬度只有小幅提高。 (2)研究了激光冲击强化TA2工业纯钛组织演化和纳米晶粒形成，研究了微观组织结构变化和纳米晶粒细化过程: 激光冲击试样剪切带区域内的组织演化研究表明:剪切区首先开动，继而形成鲜明的微观剪切带，逐渐形成宏观剪切带。后者包含薄板条结构的边界区域，外侧区域形成细长亚晶粒和大致等轴晶粒。冲击试样含有孪晶。片层随后进行纵向分割，形成细板条，同时横向细分，从而形成细长亚晶。持续击穿板条，横向滑动和晶格旋转相结合，最终导致大致等轴晶粒，在大应变下宏观剪切带中心形成纳米晶粒。在激光冲击所产生的超高应变率作用下，试样有大量平行的孪晶栅，并在晶界处诱发大量位错形成位错胞。在激光冲击变形区域，局部通过切变诱发α到α的逆相变。经过多次的激光冲击，形成位错线、位错缠结和位错墙，其应变率的增加促使它们不断的产生，形成亚晶界，进而细化晶粒。 (3)研究了四种温度下分子动力学模拟激光冲击工业纯钛的微观过程，研究了激光冲击过程中塑性变形和微观粒子运动: 采用分子动力学模拟工业纯钛在300 K、500 K、800 K和1200 K下的激光冲击过程。模拟结果表明，在300 K温度下，变形过程中有位错、空位等缺陷的出现，并伴有滑移产生，此滑移的滑移面为{0110}，[2110]为滑移方向。温度对工业纯钛的塑性变形有着重要的影响，随着拉伸温度的升高，屈服应力随之降低，在室温时，工业纯钛的变形以孪生变形为主，当温度达到1200 K时，其变形以滑移为主。