金属的表面性能是决定金属层合复合材料粘合成功与否的关键因素。本研究分别采用砂轮磨削（WG）和超声喷丸强化（USP）对TA1板材表面进行预处理。研究了这两种表面预处理方法对Ti/Al层合复合材料界面结合行为的影响及其机理。结果表明：在冷轧压下，USP预处理的Ti/Al层状复合材料的界面剪切强度比WG预处理提高了41.2 MPa，界面处形成了非晶态组织；USP预处理导致钛板表面形成脆性硬化层，其特征是高密度裂纹和由非晶区、纳米晶和超细晶粒组成的梯度结构。裂纹和低延性梯度结构的存在显著增加了钛板表面硬化层中裂纹的深度和宽度，有利于Al的嵌入。这种增强增加了Ti/Al复合材料界面上新鲜金属的结合面积。梯度结构积累了高密度的缺陷，这有助于减少界面上从机械联锁到固态非晶化转变的势垒，最终在Ti/Al复合材料界面上实现坚固的冶金结合。结果表明，经USP预处理的Ti/Al层合复合材料具有较高的界面剪切强度。