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工程案例
激光冲击强化技术的应用与发展

发布时间:2011-3-8 上午 11:05:47 
自从20世纪70年代激光冲击波技术被用于材料表面改性以来,国内外许多学者都对其进行了广泛的研究。1974年,Fairand等在美国国家科学基金的资助下,对特定条件下激光冲击产生的冲击波进行了实验测试研究,1978年,他们又在美国空军飞行动力实验室(AFFDL)的资助下,相继开展了激光冲击处理提高铁基合金及航空铝合金疲劳性能的研究,7475-T73经激光冲击后疲劳寿命提高一倍,Fe—Si合金(Si3%)经激光冲击得到0.2mm厚的均匀硬化层,硬度提高25%。而316不锈钢经激光冲击后,表面硬度与机加工面相比提高20%,与基体相比提高2倍。研究中发现,激光冲击是延长裂纹萌生时间。降低裂纹扩展速度,提高飞机紧固孔疲劳寿命的有效手段。
1979年,美国国防工业****的格克希德-佐治亚公司开展了激光冲击处理7075-T6和7475—T73铝合金的研究,试验结果表明:7075-T6试件的疲劳寿命提高1.93倍,7475—T73试件的疲劳寿命提高1.91倍。另外,法国、俄罗斯等航空工业发达的国家也相继开展了这方面的研究。
我国对激光冲击波技术的应用研究起步较晚但发展迅速。主要是国内大功率激光装置于20世纪80年代后期才进人实用阶段,且数量极少,仅有的几家单位是;中国科学院上海光机所(神光装置)、中国工程物理研究院(星光装置)和中国科学技术大学强激光研究所(华光装置)。而这些高功率激光装置通常都是以激光核聚变及强场物理等前沿研究为应用目标所建造的。整个激光系统的规模十分庞大,技术复杂,造价高昂,这些条件限制了我国学者对激光冲击技术的研究。
但要使激光冲击强化技术作为一种成熟的工艺在实际工程中得到广泛的应用,还必须在下列几个方面做进一步的研究:
① 高性能的激光冲击装置的研制和开发,主要包括冲击装置的小型化、高重复频率以及输出激光脉冲的能量的稳定性;
② 适用于实际工程应用的涂层与约束层技术,主要包括高效的涂层与约束层材料、度的优化与控制、方便的涂覆和去除工艺、集涂层与约束层于一体的柔性贴膜;
③ 激光冲击强化效果的无损检测,包括冲击效果的检测方法和冲击效果的评价标准 ④ 激光冲击强化工艺的制定,包括实施激光冲击强化的工艺细节、规范和原则;
⑥ 激光冲击强化效果的在线控制方法。
 
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