曹晓蝶,李莹华,杨玉奇,丁旺旺,陈俊,吴嘉俊,赵吉宾,乔红超,赵永杰.激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用[J].表面技术,2025,54(8):1-15.
CAO Xiaodie,LI Yinghua,YANG Yuqi,DING Wangwang,CHEN jun,WU Jiajun,ZHAO Jibin,QIAO Hongchao,ZHAO Yongjie.Laser Shock Processing Mechanism and Its Applications in Aeronautical Components[J].Surface Technology,2025,54(8):1-15 |
| 激光冲击强化机理及其在航空构件上的应用 |
| Laser Shock Processing Mechanism and Its Applications in Aeronautical Components |
| 投稿时间：2024-09-13 修订日期：2024-11-14 |
| DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.08.001 |
| 中文关键词: 激光冲击强化 航空构件 力学性能 微观组织演变 |
| 英文关键词:laser shock processing aerospace components mechanical properties microstructural evolution |
| 基金项目:广东省基础与应用基础研究基金(2024A1515011011);国家重点研发计划(2022YFB4601600);汕头大学科研启动金项目(NTF22001) |
| 作者 | 单位 |
| 曹晓蝶 | 汕头大学 智能制造技术教育部重点实验室，广东 汕头 515063 |
| 李莹华 | 汕头大学 智能制造技术教育部重点实验室，广东 汕头 515063 |
| 杨玉奇 | 沈阳飞机工业集团有限公司，沈阳 110850 |
| 丁旺旺 | 电子科技大学深圳高等研究院，广东 深圳 518100 |
| 陈俊 | 山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 266590 |
| 吴嘉俊 | 汕头大学 智能制造技术教育部重点实验室，广东 汕头 515063 |
| 赵吉宾 | 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，沈阳 110016 |
| 乔红超 | 中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，沈阳 110016 |
| 赵永杰 | 赫尔大学 科学与工程学院，赫尔 HU67RX，英国 |
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| Author | Institution |
| CAO Xiaodie | Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology, Ministry of Education, Shantou University, Guangdong Shantou 515063, China |
| LI Yinghua | Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology, Ministry of Education, Shantou University, Guangdong Shantou 515063, China |
| YANG Yuqi | Shenyang Aircraft Corporation, Shenyang 110850, China |
| DING Wangwang | Shenzhen Institute for Advanced Study, University of Electronic Science and Technology of China, Guangdong Shenzhen 518100, China |
| CHEN jun | School of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science and Technology, Shandong Qingdao 266590, China |
| WU Jiajun | Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Technology, Ministry of Education, Shantou University, Guangdong Shantou 515063, China |
| ZHAO Jibin | State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China |
| QIAO Hongchao | State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China |
| ZHAO Yongjie | Faculty of Science and Engineering, University of Hull, Hull HU6 7RX, United Kingdom |
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| 中文摘要: |
| 航空构件因服役环境恶劣、应力条件复杂等因素，常常发生疲劳断裂，这严重影响了航空发动机的安全可靠性。激光冲击强化技术因其具有在材料表层引入超过1 mm的微观组织形变层和残余压应力层，并能极大提高材料的力学性能、提升金属零部件的疲劳寿命等特点，自诞生之日起便引起了广泛的关注，在航空发动机零部件的生产和修理中实现了批量化应用并取得了巨大的效益。首先概述了激光冲击强化的基本原理，分析了激光冲击强化对材料力学性能和微观组织演变规律的影响，揭示了激光冲击强化在提升金属零部件残余压应力、硬度、拉伸性能和疲劳性能等力学性能方面的显著优势。材料力学性能的变化和微观组织演变主要得益于激光冲击强化过程中等离子体诱导冲击波的应力效应，并就其微观组织演变过程总结激光冲击强化机制。此外，将深入讨论激光冲击强化在典型航空零部件方面的应用情况，分析总结了不同类型航空结构件的激光冲击强化特点与研究进展，探讨了激光冲击强化技术提升航空发动机系统安全可靠性方面的重要作用，旨在为进一步提升航空部件的综合性能提供理论参考。 |
| 英文摘要: |
| Fatigue fractures, a persistent challenge in the aerospace industry, are often induced by the demanding operating conditions and the multifaceted stress states to which aviation engines are subject. These fractures not only compromise the structural integrity of aircraft components but also significantly undermine the safety and reliability of the entire aircraft system. In addressing this issue, Laser Shock Processing (LSP) is recognized as a cutting-edge solution. This technology, by creating a microstructural deformation layer exceeding 1 mm in depth and inducing a residual compressive stress layer at the material's surface, significantly enhances the mechanical properties of metals. Consequently, the fatigue life of critical components is markedly extended, offering a robust defense against the onset of fatigue fractures. |
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