早在20世纪60年代,一些研究人员就发现用脉冲激光作用在材料表面可以在固体中产生高强冲击波。

当时人们关心的是激光产生压力脉冲的现象,而没有将激光产生的应力波用于材料的改性方面研究。直至1972年,美国Battlell’sColumbus实验室的FairandBP.等人首次用高功率脉冲激光诱导的冲击波来改变7075铝合金的显微结构组织和力学性能,研究表明7075铝合金材料经激光冲击后,其屈服强度σ0.2提高30%.由于激光具有良好的可控性及可重复性等诸多特点,脉冲激光产生的冲击波成为研究固体表面改性的新工具,从此揭开了激光冲击强化处理材料的应用研究序幕。

激光冲击强化(lasershockprocessing或lasershockpeening,LSP)技术,是一种利用激光冲击波对材料表面进行改性,提高材料的抗疲劳、磨损和应力腐蚀等性能的技术。

激光冲击一般采用钕玻璃、红宝石或YAG高功率激光装置、激光脉冲的宽度为纳秒量级(10-9)甚至更小,激光功率密度一般大于109W/c㎡.有时可达1013W/c㎡.但是激光冲击强化主要是利用其高压力学效应,这是激光冲击和其他激光表面处理技术的本质区别。

目前激光冲击技术在工程中应用最广泛的领域是材料表面改性,因为与一般用于材料改性处理的经典方法如锻打、喷丸硬化、冷挤压、激光热处理等相比,激光冲击处理具有非接触,无热影响区及强化效果显著等优点。为此,人们对激光冲击强化机理,冲击波在介质中的传播和衰减及约束层、涂层技术进行了大量的研究。

并对航空铝合金和汽车发动机零部的材料如45钢、QT700-2等材料实施了激光冲击处理,使得试样的疲劳寿命有较大幅度的提高,并提出了激光冲击强化效果的直观判别法。

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