铝合金因其密度低、优良耐腐蚀性、较高抗疲劳性及高比强度等优点,广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。随着航空航天的快速发展,对铝合金的抗疲劳性能提出更高要求。改善材料表面性能对部件的耐磨性、耐腐蚀性、疲劳寿命等意义重大。通过分析与对比各类表面强化技术的特点,超声滚压强化是一种较为理想的表面强化技术。本文将超声滚压强化技术应用于7075铝合金,对比分析了超声滚压强化前后铝合金工件的表面粗糙度、表面显微硬度、金相组织、残余应力等表面性能与疲劳寿命、疲劳断口形貌、疲劳断裂规律等疲劳行为。结果表明:超声处理后的表面粗糙度降低4个等级,达近镜面效果;表面显微硬度提高12.69%;相对心部组织,表层微观组织获得显著细化;试样表层由残余拉应力转为压应力,残余压应力的影响深度达近1.75mm,有效延缓疲劳裂纹的萌生与扩展;在280MPa应力水平下,超声处理后的疲劳寿命提高近7倍;疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区三个区域组成,处理后疲劳源由表层转移至内部,瞬断区裸露出大量的强化相颗粒。基于有限元的分析理论与方法,研究了超声滚压表面强化机理。本文建立了超声滚压强化有限元模型,对比分析试验与仿真的残余应力。结果表明:模拟试样的残余应力分布规律与试验大体一致,最大压应力也产生于表层,最大值与实测值误差为11.6%,为铝合金寿命的增加提供理论依据。