题目：钛合金激光冲击强化的机理研究

 

激光冲击强化作为一种新兴的表面强化技术，能改善材料的表面强度和硬度，有效地延长材料的疲劳寿命。钛合金TC17以其较高强度、断裂韧性和抗高温等优点，在航空航天等领域广泛应用。本文采用不同的工艺参数对TC17合金进行激光冲击强化处理，探究工艺参数对TC17力学性能和微观组织的影响，优化强化工艺参数，讨论并总结钛合金激光冲击强化的机理。

随着冲击次数和脉冲能量的提高，表面硬度也随之增加，但当冲击次数达到3次时，激光冲击强化效果达到饱和，增加次数继续进行冲击强化，其表面硬度的变化不会明显。对于提高材料的在300MPa下疲劳寿命，采用7J冲击两次为最佳工艺参数，可以将其疲劳寿命提高近3倍；对于提高材料的在250MPa疲劳寿命，采用冲击两次的工艺参数可以达到材料表面的完全强化，全部达到疲劳极限并且比原来的提高10倍以上。

随着冲击次数和脉冲能量的提高，材料表面的塑性变形和次表层的位错密度也随之提高，但当冲击次数达到3次时，塑性变形不再变化，位错密度也不再增加。同时，激光冲击强化在钛合金表面形成强化层和残余压应力层，其中表面强化层中的晶粒明显细化。

从以上试验和分析发现，由于材料表面的塑性变形导致其微观组织中位错密度的增加和晶粒细化，所以位错强化和细晶强化是提高钛合金材料表面硬度的强化机理；同时，由于表面发生的塑性变形而产生的细晶强化层和残余压应力是延长钛合金疲劳寿命的强化机理。