超声振动辅助混粉电火花表面强化技术是在普通电火花机床上,工具电极辅助超声振动,工作液中混入作为强化相的粉末,通过电火花放电的热效应将工具电极和工件表面的放电点熔化气化,放电通道及其周围的粉末发生爆炸或熔化,在放电与超声等的共同作用下在工件表面发生合金化反应,形成强化层。强化层的显微硬度、耐磨性与耐腐蚀性等性能都有很大提高。本文系统阐述了混粉电火花表面强化机理,重点研究工作液中混入粉末条件下的介质击穿原理和放电通道位形特点。混粉电火花表面强化单脉冲放电过程分为外界电压的施加,介质击穿、放电通道形成,能量转换、分配和传递,强化层形成和极间间隙介质的消电离等阶段。提出了超声振动辅助混粉电火花表面强化技术,系统阐述了超声振动对混粉电火花表面强化过程的影响,着重分析了超声振动对极间电场和放电间隙状态的影响。研究表明,超声振动能有效改善极间放电间隙状态,提高放电脉冲利用率；超声振动使更多的极间熔融物迁移到工件表面发生合金反应,提高强化层性能。对工具电极辅助超声振动的影响进行实验研究结果表明,随着振幅的增大,工具电极损耗加剧,强化层表面Ti含量在附加超声振动条件下比不附加超声振动时有明显的提高,但如果超声振幅过大,强化表面的Ti含量降低,这主要是因为大的超声振幅使空化作用加剧,去除材料的作用增强,致使强化表面的钛含量降低。工具电极辅助超声振动后获得的强化层截面分布均匀、气孔少、致密度高。进行了超声振动辅助混粉电火花表面强化五因素四水平正交实验,实验结果表明：强化层的成分主要为钛、碳和铁等元素,强化层能否形成主要受电流和脉冲宽度的影响,绘制出了形成强化层的能量范围图。实验得到了脉宽、脉间、峰值电流、粉末浓度、超声振幅等因素对强化层表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性的影响规律,并获得了对应指标下的最优强化参数。综合考虑强化层表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性三个指标,通过多指标正交试验综合平衡法分析得出了形成强化层的最优参数组合为：峰值电流2.4A,脉冲宽度24μs,脉冲间隔130μs,粉末浓度60g/L,超声振幅2μm。在最优参数组合条件下实验得到的强化试样,其强化层显微硬度相对基体材料提高了84.79%,强化层的耐磨性也明显提高,其磨损量明显小于基体材料,并且强化层的摩擦系数明显降低,仅为基体材料摩擦系数的一半左右。为了进一步提高强化层的表面粗糙度,设计了超声振动辅助混粉电火花表面强化四因素三水平全因素正交试验,以研究脉冲宽度、峰值电流、粉末浓度和超声振幅对强化层表面粗糙度的影响。利用方差分析法(AVOVA)得出了脉冲宽度(A)、峰值电流(B)、粉末浓度(C)、超声振幅(D)四个因素及其交互作用对强化层表面粗糙度的影响,获得了最优因素组合为A181C3D1。利用响应曲面法建立了超声振动辅助混粉电火花表面强化表面粗糙度预测二次模型和响应曲面,分析了表面粗糙度随各因素的变化规律。对比分析两两因素之间对表面粗糙度变化的影响强弱,得到与方差分析法完全一致的结论。