设计了适用于强化疲劳试样的旋转辅助超声喷丸实验平台,采用技术手段对强化试样微观组织进行表征,结果表明:超声喷丸强化技术可以选取密度更大,硬度更高的喷丸小球来提高强化效率;超声喷丸处理对疲劳试样棒工作段硬度强化是非均匀的,强化区域沿层深方向硬度呈现梯度分布;强化区域表层呈现梯度纳米结构,晶粒细化机制为引入大塑性变形导致的连续动态再结晶;超声喷丸强化时间过长会导致过度喷丸,材料表面会萌生微裂纹。