近年来，随着工业技术的不断进步，对高性能金属材料的需求日益增加。作为重要的结构材料之一，纯钛因其优异的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性而受到广泛关注。然而，在实际应用中，纯钛表面的硬度和耐磨性往往难以满足某些特定需求。因此，如何通过先进的表面改性技术提升其综合性能成为研究热点。

超声喷丸作为一种新兴的表面强化技术，凭借其高效、环保的特点逐渐被引入到纯钛材料的加工领域。该方法利用高频振动将微小颗粒高速撞击目标表面，从而实现对材料表面组织结构的优化调整。本文以纯钛板材为研究对象，开展了基于超声喷丸的表面处理实验，并结合数值模拟手段构建了相应的力学模型，旨在深入探讨工艺参数对表面性能的影响规律。

在实验部分，我们选取不同规格的纯钛板材作为试样，分别施加不同的超声频率、振幅及作用时间进行处理。通过对处理前后试样的微观形貌、显微硬度以及残余应力分布等指标进行全面表征，发现经过优化后的超声喷丸能够显著提高纯钛表面的硬度（提升约30%），同时有效改善其抗疲劳能力。此外，通过扫描电子显微镜(SEM)观察发现，经处理后表面形成了致密的细化晶粒层，这进一步验证了超声喷丸对于促进材料表面改性的有效性。

为进一步揭示上述现象背后的物理机制，我们基于有限元分析(FEA)建立了三维数值模型，模拟了超声喷丸过程中颗粒与板材相互作用的过程。模型考虑了材料非线性行为、接触条件及边界约束等因素，并采用多尺度耦合的方法来描述动态加载下的变形过程。计算结果显示，随着输入能量密度的增加，颗粒冲击区域内的塑性应变逐渐增大，最终导致表面硬化效应的发生。这一结论与实验观测结果高度吻合，表明所建立的模型具有较高的准确性。

综上所述，本研究不仅验证了超声喷丸技术在纯钛表面处理中的可行性，还为其工程化应用提供了理论依据和技术支持。未来，我们计划进一步扩展研究范围，探索更多影响因素之间的复杂关系，力求开发出更加高效、可控的表面改性方案，为航空航天、医疗器械等行业提供更多创新解决方案。