近日，機(jī)械制造領(lǐng)域頂刊International Journal of Machine Tools and Manufacture發(fā)表了江蘇大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院魯金忠教授課題組的長(zhǎng)篇綜述“Progressive developments, challenges and future trends in laser shock peening of metallic materials and alloys: A comprehensive review”,。全文共60頁(yè),、4萬(wàn)余字、綜合大圖60幅,、349篇參考文獻(xiàn),，是目前有關(guān)激光沖擊強(qiáng)化理論、技術(shù)及應(yīng)用篇幅最長(zhǎng),、涵蓋內(nèi)容最廣,，基于團(tuán)隊(duì)近二十年研究工作及相關(guān)課題組特色工作綜述而成。
航空制造業(yè)被譽(yù)為“工業(yè)之花”,，其制造能力是國(guó)家核心競(jìng)爭(zhēng)力,，疲勞破壞是制約航空復(fù)雜構(gòu)件壽命和安全性的重要因素,。激光沖擊強(qiáng)化（Laser shock peening, LSP）是極端條件下的表面劇烈塑性變形方法之一，具有高壓,、高能,、超快及超高應(yīng)變率四大顯著特點(diǎn)，通過(guò)激光誘導(dǎo)的沖擊波在金屬材料表層產(chǎn)生更深的壓縮殘余應(yīng)力場(chǎng),，形成梯度納米結(jié)構(gòu),，從而材料提升的抗腐蝕和疲勞性能。目前,，LSP廣泛應(yīng)用于航空航天,、軌道交通、海洋工程,、核電等領(lǐng)域,。
該綜述全面介紹了過(guò)去二十年金屬材料LSP誘導(dǎo)的微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律、殘余應(yīng)力變化,、力學(xué)性能和腐蝕性能的影響,，總結(jié)了金屬材料力學(xué)性能與LSP工藝參數(shù)之間的關(guān)系模型，首次完整地提出并形成了三種晶體結(jié)構(gòu)（FCC,、HCP和BCC）,、四種類型晶粒細(xì)化（原位納米化）機(jī)制。此外,，論文介紹了近年發(fā)展起來(lái)的能場(chǎng)輔助LSP技術(shù),、沖擊波新工藝，以及典型工程應(yīng)用,。最后,，對(duì)LSP技術(shù)在多能場(chǎng)制造、柔性制造,、智能制造和成型等方面面臨挑戰(zhàn)和未來(lái)趨勢(shì)進(jìn)行了分析和展望,。研究形成了如下重要結(jié)論：
（1）與傳統(tǒng)的表面嚴(yán)重塑性變形技術(shù)相比，LSP是一種新型,、前景廣闊,、無(wú)損的表面塑性變形技術(shù)，在金屬和和合金表層能產(chǎn)生超過(guò)1mm深的殘余壓應(yīng)力場(chǎng),，形成梯度納米結(jié)構(gòu),，通過(guò)劇烈塑性變形的裂紋閉合效應(yīng)，有效抑制表面裂紋萌生和微裂紋的擴(kuò)展,。
（2） 系統(tǒng)地呈現(xiàn)了面心立方,、六方密排和體心立方（FCC、HCP和BCC）三種晶體結(jié)構(gòu)金屬的LSP誘導(dǎo)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)、孿晶交叉,、馬氏體相變等為主的原始粗晶細(xì)化過(guò)程,，在此基礎(chǔ)上，首次提出了三種晶體結(jié)構(gòu)四種類型的晶粒細(xì)化（納米化）機(jī)制,。
（3）利用溫度場(chǎng),、電場(chǎng)、力場(chǎng)等輔助能量場(chǎng)的優(yōu)勢(shì),，發(fā)展了新型能量場(chǎng)輔助LSP技術(shù),，例如復(fù)合LSP技術(shù)(X-LSP)、組合LSP技術(shù)（X+LSP或LSP+X）,，以及集成LSP技術(shù)（3D-LSP）,。
（4）未來(lái)10-20年LSP技術(shù)面臨挑戰(zhàn)和未來(lái)趨勢(shì)主要體現(xiàn)在：①能場(chǎng)輔助LSP理論及技術(shù)；②柔性LSP制造及成型工藝,；③數(shù)字化或智能LSP技術(shù)及裝備；④新型材料激光沖擊波微觀響應(yīng),；⑤考慮LSP的全生命周期設(shè)計(jì)制造技術(shù),。
（5）盡管LSP技術(shù)在航空航天、核電等領(lǐng)域有典型的工程應(yīng)用,，但其應(yīng)用的廣度和深度需進(jìn)一步推進(jìn),，其高效、穩(wěn)定,、可靠性以及智能化還需進(jìn)一步探索和加強(qiáng),。未來(lái)，LSP理論和技術(shù)的快速發(fā)展會(huì)更大范圍,、更大規(guī)模地促進(jìn)其商業(yè)價(jià)值,，成為激光先進(jìn)制造技術(shù)中不可或缺的重要組成部分。（機(jī)械工程學(xué)院）
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2023.104061
