TC4钛合金由于比强度高、中温性能稳定等优点成为最早用于制作航空发动机的压缩机叶片和涡轮盘的钛合金,但较差的抗疲劳性能限制了其在航空航天工业的应用发展。喷丸强化技术是提高金属材料的疲劳性能及抗应力腐蚀能力的有效手段之一。本文采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、表面轮廓仪及疲劳试验机等设备,针对钢丸干喷丸强化和陶瓷丸湿喷丸强化的表面强化工艺特点,系统地研究了喷丸强化后TC4钛合金的表面完整性及疲劳性能。TC4钛合金经过钢丸干喷丸强化后,表层产生较大残余压应力场。随喷丸强度增加,表层残余应力值、最大残余压应力及残余压应力场深度均逐渐增加,最大残余压应力位于次表层约301μm：表层组织加工硬化效果明显,加工硬化层与残余应力场的深度基本一致；表面粗糙度Ra值随喷丸强度增加而增大。表层组织由等轴晶组织转变为纤维状组织结构。0.3 mmA喷丸强度下,纤维状组织结构层深约100 μm。采用湿喷丸强化工艺对TC4钛合金进行表面强化处理,研究了喷丸强度和覆盖率参数对表面完整性的影响规律。实验结果表明：湿喷丸强化在合金表面引入残余压应力场,随喷丸强度增加,最大残余压应力及残余应力场深度逐渐增加。最大残余压应力位于次表层约25 μm；在较低强度(0.1～0.2mmN)下,Ra值增加不明显,试片表面机械加工划痕消失,粗糙度值和原始态接近或降低,在喷丸强度较高时,Ra值增加明显。经过湿喷丸强化后,表层组织发生循环塑性形变,表现出显微硬度增加、衍射峰宽化、晶粒细化及晶格畸变程度增大等特点。增加覆盖率可以降低表面粗糙度,但覆盖率过高时,残余压应力场影响深度减小,表层组织出现加工软化现象。疲劳实验结果表明,湿喷丸强化处理能够有效提高TC4合金在低应力下的疲劳寿命,其改善效果和喷丸强度之间不是单调关系,即存在最优喷丸工艺参数。实验结果显示在喷丸强度为0.3 mmN和覆盖率为400%时,疲劳寿命改善效果最为显著。通过TC4钛合金疲劳试样断裂断口分析发现,未经喷丸强化原始试样的疲劳裂纹源位于试样的表面,而经过湿喷丸强化后,疲劳裂纹源萌生于试样的次表层。湿喷丸强化处理对于TC4钛合金疲劳裂纹源的萌生及裂纹稳态扩展的第一阶段产生重要影响。