新一代激光冲击强化技术研究获得突破.pdfVIP

博览l成果简报 Review Achievements 新一代激光冲击强化技术研究获得突破 Shock 激光冲击强化(LaserPeening． 水 LSP)是一种先进激光表面处理技术，可以 有效地提高金属部件的疲劳寿命等。常规 LSP原理是，先在金属表面贴服吸收层，侧 面喷水形成透明薄膜，然后将高强度 (GW／cm2)、短脉冲(8～30ns量级)激光穿过 透明约束水层，作用于吸收层，吸收层在强 水 激光作用下，瞬时产生高温、高压等离子 体。等离子体继续吸收激光能量，急剧升温 膨胀，爆炸形成几万到几十万倍大气压的高 强度冲击波，作用于金属工件。冲击波的峰 值压力远远超过材料的动态屈服强度，材料发 利用移动吸收层，彻底免除了前后处理。该工 生塑性变形并在表层一定深度内产生塑性变形 艺相对传统LSP技术提高处理速度1O倍以上， 和残余压应力。LSP可以提高金属材料的疲劳 并且可以实现任意重叠率的处理。 寿命、耐磨损和抗腐蚀能力，与其他表面强化 团队利用该技术对铝合金材料、磨具钢、 技术相比，LSP具有无热影响、可控性强以及 镍基高温合金、镁合金、钛合金、磁性材料等 强化效果显著等突出优点。美国、欧洲军用发 众多材料进行了表面强化处理，对硬度、磨损 动机叶片普遍采用LSP处理，疲劳寿命相对未 性、强度、耐腐蚀性和疲劳强度展开分析，证 处理工件提高5～7倍，我国亟待将该技术产 明新型冲击强化效果显著，使用方便。铝合金 业化应用。 材料处理后硬度提高30％以上，拉伸强度提 但是传统的激光冲击强化技术存在一系列 高20％以上，耐磨性提高50％，耐腐蚀性提 局限性，限制了这一技术的普遍应用。首先， 高3倍以上。 侧面喷水形成水膜有边沿效应，工件中间和边 在刚刚结束的“第一届激光复合制造协同 沿以及凸起不平的地方水膜厚度很难均匀控 创新国际论坛暨第十一届全国高能密度热处理 制；其次，传统LSP要多次贴覆吸收层，错位 学术会议”上，张文武担任大会副主席，并且 处理，以形成均匀应力场，导致加工时间过 受邀请作了《对激光复合制造的新思考》的现 长，工艺昂贵；再者，处理复杂曲面需要个性 场报告，引起了国内外同行的广泛关注，各位 化编程：还有，水膜小、流溅射会对光路产生 专家对这项技术给予了高度评价。王浩作了 影响，能量耦合率低：最后，采用的激光器使 ResearchonNew Experimental 用极限状态，稳定性差。 LaserShock 中国科学院宁波材料技术与工程研究所先 获得大会“优秀论文奖”。团队已经将该技术 进制造所研究员张文武领导的激光与智能能量 申报PCT专利。该技术的成功标志着第三代激