Выполнена ультразвуковая ударная обработка (УЗУО) поверхности алюминиевого сплава Д16 в химически активных и нейтральных средах в условиях квазигидростатического сжатия образца, что обеспечило более эффективное по сравнению с термической обработкой и стандартными схемами УЗУО упрочнение его поверхности. Показана возможность, одновременно с низкотемпературными процессами деформационного диспергирования зёренной структуры, синтезировать на поверхности алюминиевого сплава Д16 прочные оксидные покрытия толщиной в несколько десятков микрометров с помощью УЗУО на воздухе. Доказано, что увеличение микротвёрдости (в 2,5 раза) поверхности сплава Д16 УЗУО в инертной среде (аргон, гелий) обусловливается модификацией дислокационной структуры, деформационным формированием нанокристаллической структуры, а также выделением наноразмерных преципитатов упрочняющей $S^{ʹ}$-фазы Al$_{2}$CuMg. Показана уникальная возможность увеличения микротвёрдости поверхности сплава Д16 (до $\cong$ 5 раз) УЗУО в среде жидкого азота (77,4К), обусловленного синергетическим влиянием процессов наноструктурирования и механохимического взаимодействия алюминия с азотом в процессе криодеформации. Предложены модельные представления относительно структурно-фазовых механизмов упрочнения поверхности сплава Д16.