激光衝(chong) 擊強化(Laser Shock Peening，LSP) 技術是利用強脈衝(chong) 激光產(chan) 生的衝(chong) 擊波，從(cong) 部件表麵引入殘餘(yu) 壓應力的一種革新且最熱門的表麵強化技術。該技術在部件表麵形成的殘餘(yu) 壓應力深度比常規噴丸強化處理的深5~10倍，具有提高抗疲勞強度、延長疲勞壽命、抑製裂紋的形成與(yu) 擴展、提高抗微動疲勞/抗磨損/ 抗應力腐蝕斷裂特性等特點。經過多年的開發與(yu) 研究，美國於(yu) 1997年將激光衝(chong) 擊強化技術成功應用於(yu) 航空發動機風扇/ 壓氣機葉片，大幅度地提高了其抗外物損傷(shang) 能力和高循環疲勞性能，並且於(yu) 1998年美國研發雜誌評為(wei) 全美100項最重要的先進技術之一，被美國軍(jun) 方認定為(wei) 第4代戰鬥機發動機的80項關(guan) 鍵技術之一。2003年以來，該技術又應用到F119發動機等第4代戰鬥機發動機高壓壓氣機整體(ti) 葉盤上，目前正在研究應用於(yu) 包括激光難以進入區域的航空發動機輪盤等部件上[1-4]。

激光衝(chong) 擊強化技術原理與(yu) 特點

激光衝(chong) 擊強化技術的原理，是采用短脈衝(chong) （幾十納秒）的強激光輻射金屬部件表麵塗覆的約束層（如流動的水等），並通過約束層作用於(yu) 金屬表麵塗覆的不透明塗覆層（如黑漆或膠帶），塗覆層吸收激光能量發生爆炸性汽化蒸發，蒸發的氣體(ti) 吸收剩餘(yu) 的激光產(chan) 生快速膨脹的等離子流，限定在部件表麵與(yu) 約束層間的等離子流產(chan) 生急速增大的高壓衝(chong) 擊波，衝(chong) 擊波產(chan) 生的“冷作用”作用於(yu) 金屬表麵並向內(nei) 傳(chuan) 播，形成由塑性變形引發的殘餘(yu) 壓應力[5-10]。當衝(chong) 擊波的峰值壓力超過被處理材料動態屈服強度時，材料表層不產(chan) 生應變硬化，殘留很大應力，同時微觀組織發生很大的變化，顯著提高材料的抗疲勞、耐磨損和防應力腐蝕特性。

雖然與(yu) 常規噴丸強化類似，激光衝(chong) 擊強化技術也是通過在金屬部件的表麵產(chan) 生有益的殘餘(yu) 壓應力提高部件的抗疲勞與(yu) 耐損傷(shang) 特性，但是由於(yu) 引入殘餘(yu) 壓應力的方法不同，激光衝(chong) 擊強化技術處理的部件明顯優(you) 於(yu) 常規噴丸強化處理的部件。

（1）激光衝(chong) 擊強化一般采用釹玻璃、YAG 及紅寶石的高功率脈衝(chong) 式激光器。所產(chan) 生激光的波長為(wei) 1.054μm，脈衝(chong) 寬度為(wei) 8~40ns，脈衝(chong) 能量達50J，激光點直徑為(wei) 5~6mm，功率密度為(wei) 5~10GW/cm2，這是常規的機械加工難以達到的。

（2）激光衝(chong) 擊強化主要利用高壓力效應，具有無滲入或沉積汙染、非接觸、無熱影響區及強化效果顯著等特點。

（3）激光衝(chong) 擊強化後部件的表麵硬度通常比常規處理方法的高10%~50％，可以獲得極細的硬化層組織；硬化層深度通常為(wei) 1~1.5mm，明顯深於(yu) 利用噴丸強化處理的部件的硬化層深度[6-7]。

（4）激光衝(chong) 擊強化能夠使部件的疲勞壽命明顯延長和抗疲勞強度提高。激光衝(chong) 擊強化處理和噴丸強化處理的7075 － T7351鋁試樣試驗結果表明，激光衝(chong) 擊強化處理後部件的疲勞壽命延長1個(ge) 量級，抗疲勞強度提高30%~50%。

（5）激光衝(chong) 擊強化能夠提高高溫下殘餘(yu) 應力的穩定性。高溫對激光衝(chong) 擊強化處理的Ti8Al1V1Mo殘餘(yu) 應力釋放的影響。結果表明在高溫下暴露4h後，其殘餘(yu) 應力沒有恢複。INCONEL718、Ti6Al4V 等其他一些材料在激光衝(chong) 擊強化處理後也呈現相似的結果。

（6）激光衝(chong) 擊強化能夠明顯延長部件的高循環疲勞強度，如圖1 所示。

（7）激光衝(chong) 擊強化應用範圍寬。其不僅(jin) 對各種鋁合金、鎳基合金、不鏽鋼、鈦合金、鑄鐵以及粉末冶金等均有良好的強化效果，還可以利用激光束的精確定位處理一些受幾何形狀約束而無法進行噴丸處理的部位（如小槽、小孔和輪廓線等）。因而，該技術廣泛應用於(yu) 航空工業(ye) 、汽車製造、醫療衛生、海洋運輸和核工業(ye) 等領域。

（8）激光衝(chong) 擊處理能對表麵局部區域進行衝(chong) 擊強化且可在空氣中直接進行，因而具有對工件尺寸、形狀及所處環境適應性強，工藝過程簡單，控製方便且靈活等特點。#p#分頁標題#e#