超声冲击处理是在喷丸技术的基础上发展起来的,通过超声冲击设备,利用冲击针在短时间内对试件表面进行冲击处理,使表层材料产生塑性变形,从而产生残余压应力的一种冷加工工艺方法。与其他的传统的表面处理方法相比,具有操作简单,设备易于维护,冲击轨迹可控,工作效率高等优点。目前超声冲击在工业中的各个领域已慢慢被大家所重视,在相关领域的研究成果越来越多,其应用也已经发展至航空航天,海洋工程,轨道交通,车辆制造等应用领域,并且向表面纳米化和维护维修等新方向拓展。但近年来不断有研究发现,冲击后试样表层存在缺陷,导致结构完整性降低造成材料质量和使用寿命的损失。本文以冲击工艺缺陷为主要研究目标,通过试验和数值模拟相结合的方法展开了相关的研究工作。所获得的主要研究成果如下:首先,冲击工艺缺陷可以分为两种类型:叠型类裂纹缺陷和团簇裂纹缺陷。利用数值模拟方法获得了叠型类裂纹形成过程,分析了冲击工艺性缺陷形成机理。叠型类裂纹缺陷的形成机理由弹性变形转向塑性变形,引起位错运动使金属产生加工硬化产生微观短裂纹。团簇裂纹缺陷为试样在冲击针造成的周期性冲击载荷下产生的疲劳裂纹。其次,研究了试样表面原始形貌和超声冲击工艺参数对冲击工艺缺陷的影响作用。研究结果表明:冲击工艺缺陷的出现是不可避免的,试样初始表面形貌、冲击速度、冲击次数和冲击角度可以决定冲击工艺缺陷的类型、尺寸和形态。然后,通过对比试验研究了冲击工艺缺陷对材料疲劳和腐蚀性能的影响。冲击缺陷通常为疲劳裂纹源,它的存在使材料的疲劳寿命的发展阶段跨过裂纹萌生阶段直接进入疲劳裂纹扩展阶段,降低了超声冲击对疲劳性能的改善效果。冲击缺陷会引起材料自腐蚀电位升高,电化学阻抗减小,抗均匀腐蚀能力减弱,抗应力腐蚀能力恶化等不利结果。最后,提出了冲击工艺缺陷的去除方法—振动光饰加工,并调整光饰加工时间和振动频率优化缺陷去除工艺。在振动频率30Hz下光饰加工3h后的冲击态45#钢塑性变形层深度约45μm,表面粗糙度值为3.06μm,残余压应力层深545μm,表面晶粒细化层深为120μm,表层不存在微裂纹等冲击缺陷。实现在保留超声冲击处理形成的压应力层,晶粒细化层的基础上完全去除浅表面冲击缺陷的目的。