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激光沖擊強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)介紹

LSP的原理如圖1所示。當(dāng)高功率密度（GW/cm2量級）、短脈沖（10~30ns量級）的激光通過透明約束層作用于金屬表面所涂覆的能量吸收涂層時，涂層吸收激光能量迅速氣化并幾乎同時形成大量稠密的高溫、高壓（>1GPa）等離子體。該等離子體繼續(xù)吸收激光能量急劇升溫膨脹，然后爆炸形成高強(qiáng)度沖擊波作用于金屬表面。當(dāng)沖擊波的峰值壓力超過材料的動態(tài)屈服強(qiáng)度時，材料發(fā)生塑性變形并在表層產(chǎn)生平行于材料表面的拉應(yīng)力。激光作用結(jié)束后，由于沖擊區(qū)域周圍材料的反作用，其力學(xué)效應(yīng)表現(xiàn)為材料表面獲得較高的殘余壓應(yīng)力。殘余壓應(yīng)力會降低交變載荷中的拉應(yīng)力水平，使平均應(yīng)力水平下降，從而提高疲勞裂紋萌生壽命。同時殘余壓應(yīng)力的存在，可引起裂紋的閉合效應(yīng)，從而有效降低疲勞裂紋擴(kuò)展的驅(qū)動力，延長疲勞裂紋擴(kuò)展壽命。

圖1 激光沖擊強(qiáng)化原理

圖2 激光沖擊強(qiáng)化合金鋼材料

涂層的作用主要是保護(hù)工件不被激光灼傷并增強(qiáng)對激光能量的吸收，目前常用的涂層材料有黑漆和鋁箔等。約束層除了能約束等離子體的膨脹從而提高沖擊波的峰值壓力外，還能通過對沖擊波的反射延長其作用時間，目前最常用的約束層為流水。

LSP技術(shù)能提高工業(yè)中常用鋼及合金材料的疲勞壽命，因此LSP技術(shù)在航空航天、汽車工業(yè)、石油化工、核工業(yè)、海洋船舶、醫(yī)療工業(yè)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景，甚至在某些場合具有不可替代的作用，潛在數(shù)百億至數(shù)千億的經(jīng)濟(jì)市場。

● 航空航天業(yè)

對具有裂紋已經(jīng)報(bào)廢的航空發(fā)動機(jī)葉片進(jìn)行激光沖擊后其性能指標(biāo)超過新葉片；對整體葉盤進(jìn)行激光沖擊表面強(qiáng)化后可大幅度增強(qiáng)其耐久性，防止表面出現(xiàn)裂紋，從而提高使用壽命和降低維護(hù)修理成本；在飛機(jī)設(shè)計(jì)制造中也具有重要的作用，可以大幅度提高關(guān)鍵零部件的抗疲勞性能、改善結(jié)構(gòu)件表面抗腐蝕能力、提高全壽命周期中的可靠性，尤其是對于小孔的強(qiáng)化，具有不可替代的作用。

● 汽車制造業(yè)

LSP技術(shù)可以使汽車制造商使用更少的材料來達(dá)到更高的強(qiáng)度，從而降低制造成本并減輕車身重量，進(jìn)而降低耗油量，對節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)意義重大。

● 醫(yī)療衛(wèi)生業(yè)

例如對人造膝關(guān)節(jié)進(jìn)行沖擊強(qiáng)化后，使用壽命可以從以前的2~3年提高到10年，可減少手術(shù)次數(shù)，減輕病人痛苦。

● 核工業(yè)

由于核廢料的特殊性，需要將其密封后深埋，這就要求核廢料罐能達(dá)到上萬年的設(shè)計(jì)使用要求，而其上的焊縫是易發(fā)生腐蝕破壞的薄弱區(qū)。LSP技術(shù)步進(jìn)能用于核廢料儲存容器焊縫的處理，而且還可用于改善核反應(yīng)器的安全性與可靠性，延長反應(yīng)器零件的工作時間，從而使沸水反應(yīng)器和壓力水反應(yīng)器具有更長的服役時間和更低的運(yùn)行成本。

● 船舶制造業(yè)

船舶在海水的長期作用下，極易發(fā)生腐蝕，尤其是管板焊接件、船體焊縫等，LSP技術(shù)將大大改善其使用壽命。

● 石油化工

石油和天然氣的輸送管道焊接區(qū)是易受腐蝕的薄弱區(qū)，一旦發(fā)生腐蝕泄露破壞，不但造成能源的巨大浪費(fèi)，而且污染環(huán)境，破壞生態(tài)。激光沖擊十分有效地提高管道的抗應(yīng)力腐蝕疲勞壽命，能夠帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。

激光噴丸一般以激光器脈沖能量來評估能量，現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝備1-10J，滿足從小功率到大功率的實(shí)驗(yàn)需求。

1）實(shí)驗(yàn)預(yù)約：需提前一個月預(yù)約實(shí)驗(yàn)服務(wù)；

2）寄送地點(diǎn)：江蘇省南京市六合區(qū)⻰池街道新集東路1198號C座；

3）實(shí)驗(yàn)周期：約3個工作日（特殊情況除外）；

4）實(shí)驗(yàn)報(bào)告獲?。簩?shí)驗(yàn)后的3天，以郵件形式發(fā)送。