为了提高纯钛表面的力学性能,采用快速多重旋转碾压(FMRR)技术对其表面进行剧烈塑形变形处理.利用X射线衍射仪(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及显微硬度计研究了FMRR处理后纯钛表层的微观结构及其硬度.结果表明:FMRR处理后,纯钛的X射线衍射峰均发生明显的宽化,其主要原因是由于剧烈塑性变形导致晶粒细化及产生的微观残余应力所引起的.纯钛经过FMRR处理20 min后,最表层的晶粒被细化到平均大约22 nm,当处理时间增加到40 min时,样品表层的平均晶粒尺寸进一步减小到大约10 nm.处理后样品表层的显微硬度随着处理时间的增加显著提高,最大可达242 HV,比原始样品提高了74％,其主要是由于晶粒尺寸细化及塑性变形引起的加工硬化所致.